Коллоидный журнал

В асимптотических расчетах первого порядка малости по безразмерной амплитуде осцилляций и равновесной деформации, заряженной капли естественного происхождения в суперпозиции электрического и гравитационного полей рассчитывается интенсивность акустического излучения от нее и ширина диапазона частот, на который это излучение приходится. Расчеты проводятся на идеализированной модели идеальной несжимаемой электропроводной жидкости. Показано, что акустическое излучение жидко-капельного аэрозоля естественного происхождения: облаков и туманов приходится на ультразвуковой диапазон частот, а акустическое излучение от дождя идет в звуковом диапазоне, и такое звуковое излучение может быть слышимым.

На поверхности пиролитического графита синтезировано наноструктурированное золото-никелевое покрытие. Его физико-химические свойства исследовались методами сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии, Оже-спектроскопии, масс-спектрометрии и т.д. Установлено, что покрытие состоит из скоплений, образованных золотыми и никелевыми наночастицами. Показано, что электрическое поле может ингибировать или стимулировать адсорбцию водорода на золоте, восстановление окисленной поверхности наночастиц никеля монооксидом углерода. При этом механизмы воздействия поля на химические процессы с участием Н2 и СО различны. Квантово-химическое моделирование позволило установить значения энергетических барьеров при адсорбции СО на наночастицах никеля.

Свойства пленки смеси фуллеренола C₆₀(OH)₂₀ и бычьего сывороточного альбумина на водной поверхности зависят от способа формирования этой пленки. При адсорбции компонентов из раствора смеси свойства пленки определяются в основном более поверхностно-активным белком. В то же время изотермы сжатия пленок заметно отклоняются от результатов для пленок чистого белка. При адсорбции одного из компонентов на поверхности, содержащей пленку второго компонента, иногда наблюдался синергетический эффект, когда поверхностное давление и модуль динамической поверхностной упругости заметно превышали значения для растворов индивидуальных компонентов, что вызвано сильными взаимодействиями между компонентами и образованием комплексов фуллеренола и белка в поверхностном слое.

Рассмотрено осаждение аэрозольных частиц из стоксова потока в фильтрах из нановолокон при числах Кнудсена Kn~1. Эффективность улавливания частиц модельными фильтрами с 2D и 3D структурой определена численным моделированием с учетом эффекта скольжения газа на волокнах в зависимости от радиуса частиц r_p, параметров фильтров (радиуса нановолокон a, плотности упаковки α и толщины фильтра) и от условий фильтрации. Показано, что коэффициенты захвата частиц нановолокнами в 2D и 3D модельных фильтрах при одинаковой малой плотности упаковки α<0.02 практически не отличаются. Установлено, что зависимость проскока частиц от их радиуса при постоянной скорости, порядка нескольких см/с, при Kn~1 проходит через максимум, соответствующий частицам с радиусом r_p~α. Рассчитанные размеры наиболее проникающих частиц согласуются с экспериментом. Полученные результаты найдут применение при выборе аэрозолей для испытания фильтров из нановолокон.

Представлена математическая модель формирования конформационной структуры звеньев цепи полиэлектролита, адсорбированного на сплюснутом проводящем заряженном наносфероиде, поляризующемся во внешнем гармонически изменяющемся электрическом поле с частотой много меньшей плазменной частоты металла. Методом молекулярной динамики исследована перестройка конформационной структуры однородно заряженных полипептидов, адсорбированных на поверхности противоположно заряженной сплюснутой сфероидальной золотой наночастицы, находящейся во внешнем переменном электрическом поле, вектор напряженности которого изменялся вдоль оси вращения наночастицы. Построены зависимости одномерной вдоль оси вращения, а также радиальной плотности атомов полипептидов, адсорбированных на поверхности наносфероида. При низкой температуре в экваториальной области сплюснутого металлического наносфероида образовывалась узкая кольцеобразная полиэлектролитная опушка, плотность которой увеличивалась при увеличении полного заряда наносфероида и количества заряженных звеньев в макроцепи. При высокой температуре происходили периодические смещения образовавшегося узкого макромолекулярного кольца вдоль оси вращения наносфероида около экватора вслед за изменением направления вектора поляризующего электрического поля, а амплитуда таких колебаний была тем выше, чем меньше был полный заряд наночастицы и больше доля заряженных звеньев в полиэлектролите.

Описан способ получения супергидрофобных покрытий на поверхности вольфрама и сплава алюминия Д16 с использованием наносекундной лазерной обработки с последующим химическим осаждением фтороксисилана из паровой фазы. На примере алюминия и вольфрама показано, что для получения химически стойких покрытий необходим подбор режима подготовки образцов для нанесения гидрофобизатора индивидуально для каждого материала. Варьирование временем предварительной обработки поверхности в кислородной плазме позволяет контролируемо изменять плотность поверхностных адсорбционных центров и управлять химической стойкостью слоя гидрофобного агента, а, значит, и покрытия в целом. На исследованных металлах получены супергидрофобные покрытия с углами смачивания более 170°, сохраняющимися при длительном непрерывном контакте с водными средами.

При ультрафиолетовом облучении водных растворов поливинилового спирта разной концентрации (1-8%) обнаружено аномальное изменение вязкости раствора в интервале облучения от 0 до 60 мин. Предложен молекулярный механизм этого явления, основанный на предположении о перестройке гидратных оболочек функциональных групп поливинилового спирта в результате изменения среды под влиянием ультрафиолетового облучения.

Синтезированы магнитные флокулянты на основе наночастиц магнетита Fe₃O₄ и ионогенных и неионогенных сополимеров акриламида, отличающихся по концентрации ионогенных звеньев и значению молекулярной массы. Синтез осуществляли в два этапа: осаждением аммиаком из смешанного водного раствора солей хлоридов железа II и III было выделено два образца магнетита, различающихся по размерным и поверхностным характеристикам, которые затем смешивали с водными растворами полиакриламидных флокулянтов. Характеристику индивидуальных частиц магнетита, сополимеров, магнитных флокулянтов на их основе осуществляли методом динамического светорассеяния. Оценено влияние природы и флокулирующей способности магнитных флокулянтов на процесс седиментации суспензии диоксида титана. Изменяя размеры магнитных наночастиц и молекулярные параметры сополимеров акриламида в магнитном флокулянте можно получить высокоэффективный многофункциональный флокулянт для селективного разделения многокомпонентных дисперсных систем.

В работе результаты экспериментальных исследований испарения капель воды и наножидкости, лежащих на поверхности различных материалов. В качестве подложки использовались пластины из материалов с существенно отличающимися коэффициентами теплопроводности: меди (λ = 401 Вт/м ºС), тефлона (λ = 0.25 Вт/м ºС) и экструзионного пенополистирола (λ = 0.03Вт/м ºС). В экспериментах рассматривалось испарение капель воды и наножидкости объемом 5 мкл при постоянной температуре и влажности окружающего воздуха. Приготовление наножидкости (смеси воды с наночастицами золота) выполнялось методом лазерной абляции. В наножидкости массовая концентрация наночастиц составляла около 0,1%. В экспериментах с применением метода инфракрасной термографии были определены средние температуры поверхностей капель в процессе их испарения. Полученные результаты показали, что для всех исследованных материалов температура поверхности испаряющихся капель воды была выше температуры адиабатного испарения. При этом, чем меньше был коэффициент теплопроводности материала, тем ниже была температура поверхности капли и тем больше было время ее испарения. В результате выполненных экспериментов установлено, что минимальное значение температуры капель наножидкости было ниже, чем у капель воды, а время испарения у капель наножидкости было больше, чем у капель воды на соответствующих поверхностях.

Кластерные (многоядерные) магнитные жидкости вызывают значительный интерес исследователей и практиков, поскольку они очень перспективны для различных технических и биомедицинских приложений. Эти жидкости состоят из кластеров (кластерных частиц), в свою очередь, состоящих из ферромагнитных наночастиц, скрепленных полимерной оболочкой. Типичный размер кластера варьируется от десятков до нескольких сотен нанометров, тогда как размеры отдельных однодоменных феррочастиц, из которых они состоят, варьируются в пределах от 5 до 12 нм. Реологические явления в таких жидкостях (сильный магнитореологический эффект, медленная вязкоупругая релаксация) определяются объединением кластерных частиц, под действием внешнего магнитного поля, в гетерогенные структуры и агрегаты, динамикой и разрушением этих агрегатов в макроскопическом деформационном течении. В работе предлагается теоретическая модель вязкоупругих эффектов в кластерных магнитных жидкостях, основанная на представлении об объединении композитных частиц в линейные цепочечные агрегаты. Теоретические результаты по порядку величины соответствуют экспериментам.

Целью данной работы является анализ тепловых характеристик, производства энтропии, скорости потока и профиля числа Бежана при течении двух несмешивающихся несжимаемых микрополярной и ньютоновской вязких жидкостей в плоском канале. Внимание акцентируется на влиянии теплового излучения и ориентированного магнитного поля на тепловой профиль и производство энтропии. В уравнении для тепловой энергии учитываются вязкая диссипация и эффект теплового излучения и анализируется производство энтропии внутри канала за счет ориентированного магнитного поля и теплового излучения. Постоянный градиент давления действует на входе в область потока, а неподвижные стенки канала являются изотермическими. В этой задаче предпринята попытка смоделировать тепловое излучение в уравнении энергии, приняв диффузионное приближение Росселанда. В соответствии с геометрической конфигурацией задачи используются условия отсутствия скольжения на стенках канала и непрерывность теплообмена, микровращения, напряжения сдвига, скорости потока и теплового потока на границе раздела несмешивающихся жидкостей. Определяющие уравнения для течения несмешивающихся жидкостей решаются классическим методом и оценивается точное решение для тепловых характеристик и поля течения. Математические результаты для теплового профиля и характеристик потока используются для получения профиля числа Бежана, а также профиля производства энтропии. Графически обсуждается влияние различных теплофизических управляющих параметров, таких как параметр излучения, число Рейнольдса, параметр угла наклона магнитного поля, параметр вязкой диссипации, параметр микрополярности и число Гартмана, которые определяют физическую значимость предложенной модели, на течение и ее тепловые характеристики. Полученные в этом исследовании новые результаты подтверждаются предыдущими опубликованными данными.

Исследовано комплексообразование гидроксипропил-β-циклодекстрина (ГПЦД) с антибактериальными препаратами: цефтриаксоном (ЦТ) и левофлоксацином (ЛВ), которые используются для лечения респираторных заболеваний, в том числе и в терапии бактериальной инфекции дыхательных путей. Методом ИК-спектроскопии Фурье и ЯМР спектроскопии показано, что комплекс ЛВ -ГПЦД образуется преимущественно за счет погружения ароматического фрагмента ЛВ внутрь полости ГПЦД; в то время как комплекс ЦТ-ГПЦД реализуется на поверхности ГПЦД. ЛВ, как более гидрофобная молекула, образует в 10 раз более прочные комплексы с ГПЦД, чем ЦТ: K_{disЛВ-ГПЦД} ~ 10^-3 М и K_{disЦТ-ГПЦД} ~10^-2 М при рН 7,4. Показано, что для однозаряженных форм препаратов комплексы стабильнее в 2 раза. С применением метода флуоресцентной спектроскопии исследованы термодинамические параметры взаимодействия лекарственных форм с человеческим сывороточным альбумином. Отрицательные значения ΔH и ΔS реакции свидетельствуют об образовании как водородных связей, так и Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий при комплексообразовании обоих лекарств с ЧСА. Установлено, что белок в ~4 раза прочнее связывается с ЛВ при 37℃, по сравнению с ЦТ. Полученные данные позволят усовершенствовать характеристики исследованных препаратов и вывести на новый уровень методы борьбы с тяжелыми формами респираторных заболеваний.

Improved oral bioavailability of lipophilic substances can be achieved using self-emulsifying drug delivery systems. However, because the properties of self-emulsifying are greatly influenced by surfactant amount and type, type of oil used, droplet size, charge, cosolvents, and physiological variables, the synthesis of self-emulsifying is highly complex; consequently, only a small number of excipient self-emulsifying formulations has been developed so far for clinical use. This study reports a highly effective procedure for developing self-emulsifying formulations using a novel approach based on the hydrophilic-lipophilic difference theory. Microemulsion characteristics, such as the constituents and amounts of oil and surfactant electrolyte concentration and temperature, were optimized to produce high-quality self-emulsifying drug delivery systems. Furthermore, in vitro lipolysis and in vivo bioavailability studies of fenofibrate, a highly lipophilic oral drug, loaded self-emulsifying dosage form were conducted. The self-emulsifying drug delivery system used in this study comprised soybean oil, water with a specific salinity, sodium dioctyl sulphosuccinate as a surfactant, and orlistat as a lipase inhibitor. The hydrophilic-lipophilic difference-based approach involved fewer experiments and allowed for the development of an efficient self-emulsifying dosage form with a relatively low surfactant concentration when compared to previous works. The salinity and equivalent alkane carbon number were optimized, with the proper selection of the type and amount of surfactant, to obtain a bicontinuous microemulsion (Winsor type III) that can be fully diluted with water. In vitro lipolysis was investigated in fasting and feeding settings, which showed a significant dosage form digestion by lipase enzyme; orlistat was successfully used to overcome dosage digestion and drug precipitation problem. In vivo experiments in rats involved oral gavage with a self-emulsifying dosage form containing fenofibrate (20 mg/kg). The pharmacokinetic profile of fenofibric acid showed remarkable enhancement in the bioavailability (F-95%).These findings demonstrate that the hydrophilic-lipophilic difference approach is a practical, scalable, and easy technique for self-emulsifying drug delivery system formulation development.

The most important parameter in the oil and gas industry is the recovery factor (RF). Higher oil consumption has resulted in a rise in global oil prices. Several research have been carried out in order to create, analyze, and optimize operational conditions. However, several reservoir factors such as viscosity, porosity, permeability, water saturation, original oil-in-place, and API gravity have been employed in the development of RF to boost oil recovery techniques without taking electromagnetic properties into account. The recovery factor was predicted using core flooding tests and a deep neural network using electromagnetic parameters. We offer a deep neural network (DNN) method with 256 nodes, seven hidden layers, and a single output. According to the acquired results, the DNN algorithms' coefficient correlation is R² = 0.98478 for training and R² = 0.91679 for testing, which was subsequently evaluated and confirmed for RF prediction. In terms of cost and production effectiveness, the results of this study reveal a good forecast of RF with reservoir rock and fluid parameters.

In this paper, effects of heat generation/absorption and chemical reaction on magneto-hydrodynamic (MHD) mixed convective stagnation point flow along a vertical stretching sheet are investigated. To enhance the heat transfer rate Cu-water nanofluid has been considered. It is assumed that the sheet is saturated in moving porous medium and an external magnetic field is working normal to the surface. In this study, more attention has been paid to velocity ratio, heat source/sink, mass diffusion and chemical reaction effects. The present study not only generalizes the previous studies but also has many physical applications. Mathematical model of the problem contains coupled partial differential equations. Suitable similarity transformations are used to reduce these equations into nonlinear ordinary differential equations. The model has been solved numerically by Runge-Kutta fourth order method with shooting approach. The consequences of diversified controlling parameters on fluid velocity, temperature and concentration are drawn numerically in a few plots and discussed. The non-dimensional shear stress, heat, and mass transfer at the surface are tabulated for numerous values of velocity ratio parameter ranging from 0.5 to 3.0, heat source/sink parameter from -2 to 2, Schmidt number from 0.5 to 2, solid volume fraction from 0.2 to 0.3, and chemical reaction parameter from 0.1 to 0.9.