Kolloidnyj žurnal
ISSN (print): 0023-2912
Media registration certificate: № 0110217 от 08.02.1993
Founders: Russian Academy of Sciences, Institute of Physical Chemistry of RAS
Editor-in-Chief: Boinovich Ludmila Borisovna, academician RAS, Doctor of Sc.
Frequency / Access: 6 issues per year / Subscription
Included in: White list (2nd level), Higher Attestation Commission list, RISC
Edição corrente
Volume 86, Nº 3 (2024)
Articles
Влияние условий приложения сдвиговой нагрузки на измеряемую прочность адгезии льда к супергидрофобным поверхностям
Resumo
Несмотря на значительный интерес исследователей, обледенение летательных аппаратов, автотранспорта, судов и оборудования при морской нефтедобыче остается актуальной проблемой. В данной работе рассматриваются факторы, способствующие снижению прочности контакта льда с поверхностью при приложении сдвиговой нагрузки. Основное внимание уделено изучению влияния скорости изменения сдвиговых напряжений на разрушение межфазного контакта льда с супергидрофобными покрытиями. Для измерения прочности адгезионного контакта в условиях контролируемого изменения приложенной нагрузки использовалась методика, основанная на отрыве льда с поверхности под действием центробежной силы. Исследование проводилось для больших ансамблей образцов в диапазоне температур от –5 до –20°C, что позволило качественно оценить влияние квазижидкого слоя и эффекта Ребиндера на понижение сдвиговой адгезионной прочности. Полученные результаты свидетельствуют о том, что разрушение контакта льда с супергидрофобным покрытием происходит по смешанному вязко-хрупкому механизму. При этом при снижении температуры или увеличении скорости возрастания нагрузки происходит переход от вязкого к хрупкому разрушению. Эти результаты указывают на потенциальное ускорение сбрасывания льда при увеличении скорости изменения сдвиговых напряжений.
Процессы самоорганизации и гелеобразования в цистеин-серебряном растворе с участием хитозана и электролита
Resumo
В работе с помощью методов УФ-спектроскопии, динамического светорассеяния, рН-метрии, вискозиметрических испытаний, сканирующей электронной микроскопии изучены процессы самосборки и гелеобразования в низкоконцентрированных водных растворах на основе аминокислоты L-цистеин и нитрата серебра, так называемого цистеин-серебряного раствора, низкомолекулярного водорастворимого хитозана (ХЗ) и инициатора гелеобразования CuSO4. Установлено, что процесс гелеобразования в цистеин-серебряном растворе – гель-прекурсоре – под влиянием ХЗ и сульфата меди протекает в узком концентрационном диапазоне: Схз = 0.0100–0.0150 мг/мл, CCuSO4 = 0.4–0.6 мМ, при этом CL-Cys – 3.00 мМ, CAgNO3 – 3.75 мМ, молярное соотношение Ag+/Cys равняется 1.27. Гидрогели различного композиционного состава: ЦСР-ХЗ, ЦСР-ХЗ-CuSO4, ЦСР-CuSO4 – не обладают высокой механической прочностью, однако устойчивы во времени. Структурные элементы ЦСР – кластерные цепочки цвиттер-ионов меркаптида серебра – имеют положительный заряд, поэтому образование полиэлектролитных комплексов в ЦСР-ХЗ и ЦСР-ХЗ-CuSO4 гидрогелях не происходит, так как рН цистеин-серебряного раствора – 2.6. Введение в ЦСР-ХЗ образцы сульфата меди способствует формированию более прочного гидрогеля за счет ассоциации кластеров меркаптида серебра и молекул ХЗ с сульфат-анионом и координации ионов Cu(II) с депротонированными карбоксильными группами различных кластеров.
К теории динамической восприимчивости мягких магнитных коллоидов
Resumo
Теоретически рассмотрена кинетика перемагничивания наноразмерной ферромагнитной частицы в мягкой упруго-вязкой среде. В отличие от известных работ, мы рассматриваем одновременное действие неелевского механизма перемагничивания частицы (преодоления ее магнитным моментом потенциального барьера магнитной анизотропии) и вращения (поворота) тела частицы при изменении внешнего магнитного поля. Рассмотрен случай большой магнитной анизотропии частицы, т. е. предполагается, что ее энергия существенно превышает тепловую энергию системы и энергию взаимодействия частицы с магнитным полем. Других ограничений на напряженность поля не предполагается. Более подробно рассмотрен случай малых полей в линейном приближении зависимости намагниченности от поля. В рамках этого приближения рассчитаны компоненты комплексной восприимчивости композита. Показано, что реальная часть восприимчивости монотонно убывает с частотой поля. Если жесткость композита велика или мала, мнимая часть имеет один максимум, соответствующий неелевскому механизму перемагничивания или повороту частицы в упруго-вязкой среде соответственно. При промежуточных значениях жесткости композита частотная зависимость мнимой восприимчивости имеет два максимума.
Взаимодействие ультрамалых наночастиц золота с жидкокристаллическими микрочастицами ДНК: разрушение vs стабилизация
Resumo
Исследована взаимосвязь между деструктивным и стабилизирующим действием синтезированных по методу Даффа ультрамалых наночастиц золота (НЧЗ) по отношению к внутренней структуре частиц жидкокристаллических дисперсий (ЖКД) ДНК в зависимости от степени упорядоченности последних. Показано, что “стабилизация” упорядоченной структуры частиц фактически оказывается следствием ее “разрушения”. При этом доминирование того или другого эффекта сложным образом зависит от расстояния между соседними молекулами ДНК в частицах ее ЖКД, определяемого осмотическими условиями, и эффективностью проникновения НЧЗ в эти частицы.
Кинетика сорбции свинца из водных растворов на наноструктурированном криогеле, модифицированном органическими полимерами
Resumo
В статье предложен способ получения нанокомпозитного криогеля на основе окисленных углеродных нанотрубок и восстановленного оксида графена, модифицированных полианилином. В качестве сшивающего агента использовалась фенолформальдегидная смола. Получение криогеля осуществлялось методом лиофильной сушки в вакууме. Затем проводилась постобработка материала – карбонизация в трубчатой печи. Комплексная диагностика полученного нанокомпозита осуществлялась методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, ИК-спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии комбинационного рассеяния. Параметры пористого пространства оценивали по адсорбции азота. Установлено, что нанокомпозитный карбонизированный криогель является мезопористым материалом с удельной поверхностью 299 м2/г. Проведено сравнение ИК- и Раман-спектров, рентгеновских дифрактограмм исходных материалов со спектрами карбонизированного криогеля. Согласно полученным результатам, нанокомпозит содержит совмещенные пики всех исходных материалов. Сорбционная способность материала оценивалась на примере сорбции ионов тяжелого металла – свинца, из модельных водных растворов. Для определения времени сорбции и механизма поглощения были проведены кинетические исследования адсорбции в ограниченном объеме. Обнаружено, что 99% загрязнителя сорбируется в первые 15 мин с достижением адсорбционной емкости, равной 295 мг/г. С помощью моделей псевдопервого и псевдовторого порядков, модели Еловича и внутридиффузионных моделей установлен предполагаемый механизм адсорбции.
Феноменологическое описание взаимосвязи “структура–свойство” отвердителей эпоксидных олигимеров по спектрам внутреннего трения
Resumo
Проведен теоретический анализ экспериментальных результатов спектров внутреннего трения и температурно-частотных зависимостей, полученных методом свободных затухающих крутильных колебаний для различных по химической природе жидких отвердителей эпоксидных олигомеров: ТЭТА, ПЭПА, ИМТГФА. Рассмотрены основные феноменологические модельные представления, на базе которых проводился расчет различных физико-механических и физико-химических характеристик локальных диссипативных процессов, которые могут иметь различные механизмы внутреннего трения (гистерезисный, фазовый, релаксационный).
Связывание флуоресцеина хитозаном и полиэлектролитным комплексом на его основе в водных растворах
Resumo
Получены и охарактеризованы полиэлектролитные комплексы хитозана с k-каррагинаном как потенциальные адсорбенты наномаркера флуоресцеина в водных средах при различных значениях pH. Спектроскопическими методами изучено связывание флуоресцеина с хитозаном и комплексом ê-каррагинан–хитозан. С помощью анализа равновесных изотерм исследованы эффективность и механизм адсорбции флуоронового красителя на синтезированных комплексах. Изотерма адсорбции флуоресцеина на частицах полиэлектролитного комплекса адекватно описана в рамках модели Фрейндлиха. На основе данных тушения флуоресценции определены эффективные константы Штерна–Фольмера флуоресцеина с хитозаном и комплексом ê-каррагинан–хитозан и показано, что связывание наномаркера с биополимерами осуществляется за счет разных механизмов взаимодействия.
Параметры предельно тонкого поверхностного слоя жидкого аргона
Resumo
Предложена методика расчета наименьшей возможной толщины поверхностного слоя однокомпонентной системы жидкость/насыщенный пар. Рассматривается модель слоя, однородного по отношению к тензору давления. Для жидкого аргона на линии насыщения в интервале от тройной точки до температур, близких к критической, рассчитаны наименьшая толщина поверхностного слоя и молярные объемы для частей поверхностного слоя, прилегающих к жидкой и паровой фазам. На примере сведений, взятых из литературных источников, показана возможность приведения данных о распределении вещества в поверхностном слое к параметрам предложенной модели.
Оценка толщины фронта плавления льда, основанная на исследовании кинетики таяния ледяных шаров в воздухе
Resumo
На основе измерений кинетики накопления талой воды при плавлении ледяных шаров разного размера при комнатной температуре (≈22°C), а также с учетом измерений температуры как на поверхности шаров, так и внутри них, удалось оценить толщину фронта плавления льда. Входящий тепловой поток поглощается льдом внутри слоя, который мы называем фронтом плавления, в виде скрытой теплоты плавления. Для описания кинетики таяния ледяных шаров была построена модель этого процесса. Предполагалось, что подвод тепла происходит через всю поверхность шара, причем его площадь уменьшается в процессе плавления. Измерения температуры на поверхности ледяных шаров и температуры внутри них дали ~0.4 и 0°C соответственно. Учтены поправки, связанные с испарением воды. Подгонка экспериментальных данных с использованием предложенной модели позволила оценить толщину фронта плавления льда при комнатной температуре. Она оказалась равной примерно 3.2–3.6 мм.