Коллоидный журнал

Предлагается чисто теоретический подход к построению классификации наблюдаемых режимов электродиспергирования с торца капилляра, по которому жидкость подается в разрядную систему, в отличие от феноменологических классификаций, предлагавшихся ранее. Классификацию предлагается провести путем разделения диспергируемых жидкостей по физико-химическим свойствам, а также по степени симметрии азимутальных волн на поверхности струи, выбрасываемой из мениска, и закономерностям отрыва капель непосредственно от мениска. Показано, что при диспергировании маловязкой весьма электропроводной жидкости мениском эмитируются сильно заряженные капли, неустойчивые по отношению к собственному заряду, распадающиеся на еще более мелкие. Жид-кости с низкой электропроводностью эмитируют заряженные капли, но с незначительным зарядом, устойчивые по отношению к собственному заряду, либо заряженные струи жид-кости, распадающиеся на устойчивые капли.

В аналитических расчётах второго порядка малости по безразмерной амплитуде ε осцилляций незаряженной электропроводной капли во внешнем электростатическом поле найдено аналитическое выражение для интенсивности ее дипольного электромагнитного излучения, связанного с осцилляциями, позволяющее исследовать зависимость интенсивности излучения от физических параметров задачи. Такая задача представляет интерес в связи с проблемой радиолокационного зондирования таких метеорологических объектов как облака, туманы и смерчи. Исследована временная эволюция интенсивности электромагнитного излучения и ее компонент: величины индуцированного заряда и дипольного момента, капли. Во втором порядке малости по квадрату отношения характерного линейного размера капли к длине излучаемой волны оценена интенсивность дипольного излучения. Она оказалась на величину ~ ε больше интенсивности, получаемой в линейных по ε расчетах. Однако, квадратичная по поправка к интенсивности излучения от капли реализуется в другом интервале частот, что влияет на спектр электромагнитного излучения.

В последнее время активно разрабатываются гибридные многокомпонентные носители для доставки лекарственных веществ, одним из которых являются еЛипосомы. Благо-даря комплексной структуре еЛипосом, которые представляют собой капли наноэмульсии окруженные фосфолипидным бислоем, такие системы могут быть использованы для доставки гидрофильных, гидрофобных и амфифильных соединений одновременно. Для эффективного использования таких структур необходимо, чтобы наноэмульсия была устойчивой в ограниченном пространстве внутри липосом.В данной работе с помощью математического моделирования с использованием динамики Ланжевена была изучена стабильность капель масла с различным ζ-потенциалом на стабильность наноэмульсий с разной долей дисперсной фазы. Результаты расчетов по-казали, что при низких величинах ζ-потенциала устойчивыми являются наноэмульсии с долей дисперсной фазы ≤10 об.%. Для получения стабильных наноэмульсий с более высокой долей дисперсной фазы необходимо, чтобы ζ-потенциал капель дисперсной фазы превышал 40 мВ по абсолютной величине. При этом устойчивость наноэмульсий как с низким ζ-потенциалом капель, так и с высоким обеспечивается в большой степени интенсивным броуновским движением капель во внутреннем пространстве еЛипосом.

Рассмотрена проблема формирования макромолекулярного опушечного слоя адсорбированной цепи полиамфолита на поверхности металлического сжатого наносфероида, несущего избыточный электрический заряд или поляризованного внешним однородным полем. Предложена математическая модель такой системы, учитывающая энтропийный эффект образования конформаций адсорбированной гауссовой цепи на криволинейной поверхности и взаимодействие диполей ее сегментов с полем заряженного или поляризованного проводящего наносфероида. Методом молекулярной динамики были исследованы электрически индуцированные конформационные изменения полиамфолитных полипептидов с различным расстоянием между разноименно заряженными звеньями в макроцепи, адсорбированной на поверхности заряженного или поляризованного вдоль оси вращения сплюснутого золотого наносфероида. Были рассчитаны распределения средней линейной плотности вдоль оси вращения, а также радиальные распределения средней плотности в экваториальной области наносфероида. На поверхности заряженного сплюснутого металлического наносфероида при увеличении расстояния между заряженными звеньями в макроцепи происходила преимущественная ориентация петель макроцепи в направлении оси вращения наносфероида. На поверхности сплюснутого наносфероида, поляризованного вдоль оси вращения во внешнем электрическом поле, происходило набухание макромолекулярной опушки как в приполярных областях наносфероида, так и в его экваториальной области, которое было обусловлено образованием макромолекулярных петель двух видов.

Экспериментально и методами численного моделирования исследуется деформационное поведение вязких капель в процессе течения в ньютоновской дисперсионной среде в канале с резким сужением. Установлены характерные особенности эволюции формы капель в зависимости от их текущего положения относительно входа в область сужения. Изучены зависимости удлинения капель от параметра конфайнмента – отношения начального диаметра капли к размеру поперечного сечения узкой части канала. Проанализированы механизмы формирования микроволокон при конвергентном течении.

В настоящей работе представлен новый подход к исследованию прочности адгезионного контакта, позволяющий получать статистически надёжные результаты и основанный на измерении центробежной силы, приводящей к сдвигу льда на твёрдой поверхности. Разработанная экспериментальная установка применена для исследования влияния температуры среды и длительности выдержки льда после кристаллизации на измеренную адгезионную прочность для образцов с различным смачиванием. Для гидрофильных, гидрофобных и супергидрофобных образцов алюминиевого сплава была обнаружена заметная температурная зависимость сдвиговой прочности адгезионного контакта льда к твёрдой поверхности. Также установлено, что для супергидрофобных поверхностей характерны значительно меньшие значения сдвиговой прочности адгезии, которые уменьшаются с увеличением времени релаксации льда.

Для удаления анионоактивного азокрасителя амаранта из водного раствора был предложен экологически безопасный эффективный адсорбент – рисовая лузга, модифицированная бромидом гексадецилтриметиламмония (ЦТАБ-РЛ). Синтезированный адсорбент ЦТАБ-РЛ был охарактеризован с помощью Фурье инфракрасной спектроскопии (FTIR). Для ЦТАБ-РЛ определена точка нулевого заряда, соответствующая значению pH= 5.85. Адсорбция амаранта на ЦТАБ-РЛ была подтверждена данными сканирующей электронной микроскопии с полевой эмиссией (FE-SEM) и энергодисперсионного анализа с применением рентгеновского излучения (EDX). Эксперименты по кинетике адсорбции красителя проводились при различных временах контакта с раствором, рН раствора, концентрации красителя в растворе, ионной силе и температуре. Максимальная адсорбция красителя наблюдалась при рН=2. Кинетические данные адсорбции амаранта соответствовали кинетической модели псевдовторого порядка. Данные равновесной адсорбции описывались изотермой Ленгмюра с максимальной адсорбционной способностью красителя 125 мкмоль/г ЦТАБ-РЛ при 45 ºC. Было определено, что энергия активации (Еа) процесса адсорбции красителя равна 18.71 кДж/моль. Термодинамический анализ показал, что адсорбция красителя амаранта на ЦТАБ-РЛ представляет собой спонтанный эндотермический процесс. Десорбцию амаранта адсорбентом ЦТАБ-РЛ из раствора красителя проводили в растворах NaOH при pH = 13. Наконец, показано, что после рециклирования ЦТАБ-РЛ можно использовать без существенной потери его адсорбционной способности.

Исследованы смеси глицерина и воды для использования в качестве базовой жидкости с оптимальным по вязкости весовым соотношением компонентов. Наночастицы кобальта диаметром 80 нм и диоксида кремния диаметром 50 нм были диспергированы в выбранной базовой жидкости. Получены стабильные наножидкости без использования ПАВ с максимальной объемной концентрацией кобальта и диоксида кремния 018% и 0.675%, соответственно. Стабильность наножидкостей оценивали по величине дзета-потенциала наночастиц. Показано, что для максимальной концентрации наночастиц в наножидкостях с кобальтом и диоксидом кремния при температуре 70 °C имеет место повышение пиковой теплопроводности на 16.4% и 31.5% по сравнению с базовой жидкостью. Также в этих дисперсиях при максимальной концентрации частиц при 30 °С получено увеличение вязкости на 13.1% и 47.4% по сравнению с базовой жидкостью. Рост теплопроводности для кобальтовых наножидкостей более значителен при выбранной концентрации и температуре, тогда как наножидкости диоксида кремния показывают более существенное возрастание вязкости. Согласно коэффициенту улучшения свойств, наножидкости на основе смеси глицерин-вода лучше заменяют традиционные жидкости-теплоносители.

Получено приближенное аналитическое решение модифицированного уравнения Пуассона-Больцмана для симметричного электролита в цилиндрической поре. Выведены выражения для отношения плотности поверхностного заряда 𝜎 к потенциалу поверхности 𝜓𝑠 распределения потенциала и концентрации ионов. Выражение для 𝜎/𝜓𝑠 с высокой точностью согласуется с численным решением для всех значений 𝜓𝑠 и радиусов пор 𝑟𝑐𝑦𝑙𝑖𝑛. На его основе проанализированы электрическая емкость и зависимость плотности запасенной энергии от потенциала электрода цилиндрических пор ионистора. Полученные данные хорошо согласуются с предыдущими аналитическими и численными результатами. Показано что влияние объемной молярной концентрации 𝑐 в основном проявляется в том что высокие значения 𝑐 снижают максимальную плотность запасенной энергии 𝐸𝑠𝑎𝑡 и пороговый потенциал электродов 𝑈𝑠𝑎𝑡 при котором достигается 𝐸𝑠𝑎𝑡 а также в уменьшении области нулевой энергии вблизи потенциала нулевого заряда. При этом влияние концентрации оказывается важным только в тонких порах. Кроме того показано что хотя увеличение размера иона уменьшает 𝐸𝑠𝑎𝑡 оно также уменьшает и 𝑈𝑠𝑎𝑡. Более того оно приводит к переходу от двугорбой к колоколообразной форме кривой дифферинциальной емкости. В то же время увеличение валентности ионов так же как и увеличение размеров пор наоборот увеличивает и 𝐸𝑠𝑎𝑡 и 𝑈𝑠𝑎𝑡.