Vol 60, No 2 (2024)

Проведен анализ молекулярных двухфазных распределений внутри щелевидной и цилиндрических пор с однородными стенками в широком диапазоне давлений и температур, когда в ней находятся жидкость и пар. Стенки пор считаются недеформируемыми, они формируют внешнее поле для флюида. Состояние обеих фаз “жидкость в поре” и “пар в поре” удовлетворяют равенству химического потенциала с химическим потенциалом объемной фазы и между собой. Расчет распределений молекул проведен в рамках модели решеточного газа (МРГ) с простейшим парным потенциалом взаимодействия ближайших соседей. Распределение плотности молекул в неоднородном поле стенок пор связано с локальными распределениями двух видов давлений: изотермического, связанного с химическим потенциалом системы, и внутреннего механического давления (или давления расширения в терминах МРГ). Разность каждого из двух видов давлений с соответствующим давлением в объемной фазе определяет расклинивающее давление, которое активно используется при термодинамической интерпретации характеристик тонких прослоек в зависимости от их ширины. Теория позволяет учесть влияние потенциала взаимодействия адсорбент–адсорбат и его протяженности, отличие геометрии поры от исходной щелевидной формы, температуры, на значения расклинивающего давления. Молекулярная теория на базе МРГ позволила дать термодинамический анализ расклинивающего давления как характеристики ограниченных систем, отличающихся от макроскопических систем. Показано, что понятие расклинивающего давления в двухфазной системе может быть расширено на любые плотности флюида (от пара до жидкости) и на любые геометрии пор.

Исследована адсорбция ионов меди(II) углеродными сорбентами АД-05-2 в интервале температур 293–333 К. При 293 К величина адсорбции составила 0.447 ммоль/г (28.4 мг/г), а при 333 К составила 0.531 ммоль/г (33.7 мг/г). Рост величины адсорбции с ростом температуры можно объяснить активированной адсорбцией ионов меди(II). Экспериментальные данные обработаны с применением моделей Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина–Радушкевича. Определены константы этих уравнений. Показано, что адсорбцию ионов меди(II) на углеродных сорбентах АД-05-2 наилучшим образом описывает модель Ленгмюра. Рассчитаны термодинамические показатели адсорбции при 293 К: ΔG⁰ = –6.548 кДж/моль, ΔН⁰ = –15.447 кДж/моль и ΔS⁰ = −30 Дж/моль К. Значения свободной энергии адсорбции, рассчитанные по модели Дубинина–Радушкевича, изменяются от 5.29 до 6.77 кДж/моль и указывают, что механизм адсорбции ионов меди(II) имеет комбинированную природу. Это возможно за счет поэтапного осуществления электростатического притяжения ионов меди(II) к поверхности сорбента и последующего донорно-акцепторного образования устойчивых хелатных соединений.

В работе представлены результаты исследований структурных превращений и состояние воды в образцах нерабочей, водонасыщенной и рабочей мембраны ММК-045 методами ИК-спектроскопии НПВО и рентгенофазным анализом. Идентифицированы три типа водородных связей–(-CO…H₂O…СО-) (III) тип ~30 кДж/моль, H₂O…HN (II) тип ~16кДж/моль, (I) тип ~9 кДж/моль. Сорбционная вода в водонасыщенном образце, уменьшая энергию межмолекулярных (N–H…О=С) связей, меняет конфигурацию макромолекул ПА-6 без изменения транс-конформеров. В тоже время, ИК-спектр НПВО образца рабочей мембраны (отсутствие полосы поглощения при 1478 см^–1), демонстрирует разрыв Н-связей, сопровождающий изменения конфигурации молекул с увеличением гош-конформеров. Проявление сложной полосы поглощения при ~1723см^–1 и 1737 см^–1, отнесенной к терминальным карбоксильным группам (СООН), свидетельствует о деструкции макромолекул ПА-6. Исчезновение полосы поглощения при ~3089 см^–1 впервые экспериментально подтверждает связь между явлением Ферми-резонанса в молекулах полимера и деструкцией макромолекул ПА-6 до элементарных структурных единиц. Рентгеновские исследования свидетельствуют о структурных изменениях в основном на надмолекулярном уровне в образцах ММК-045 мембраны. В водонасыщенном образце плотность молекул в аморфной фазе увеличивается (2θ = 26.4°), а в рабочем уменьшается (2θ = 20.9°). Общая кристалличность в образце рабочей мембраны относительно нерабочей уменьшилась с 36% до 33% отнюдь не в результате перекристаллизации, а уменьшения кристаллитов α-фазы и увеличения кристаллических образований γ-фазы с несовершенной кристаллической структурой.

Тонкие пленки из оксида вольфрама были получены путем катодного электроосаждения из электролита на основе вольфрамата натрия при потенциале −0.45 В отн. Ag/AgCl электрода сравнения. Пленка фотоанода WO₃ состоит из моноклинной модификации (epsilon-WO₃) с размером кристаллитов 10–12 нм. Изучена электрокаталитическая активность WO₃ фотоанода в реакциях фотоэлектрохимического окисления одно- двух- и трехатомных спиртов. Показано, что фотоэлектрокаталитическая активность фотоанодов из WO₃ объясняется увеличением скорости фотоэлектроокисления симбатной с количеством адсорбционных мест спирта.

На основе представлений физико-химической механики контактного взаимодействия проведен материаловедческий анализ трибологической эффективности ряда синтетических смазочных композиций, содержащих поверхностно-активную добавку – 12-оксистеарат лития. Испытания пары трения “бронза БрА5 – сталь 45” проводили на машине реверсивного трения скольжения МТ-8 в условиях, соответствующих режимам работы тяжелонагруженных узлов трения. Роль смазочной среды выявляли с использованием критериальных подходов, основанных на экспериментально полученной совокупности макроскопических интегральных критериев (феноменологических показателей трения и износа) и микроскопических (микроструктурных) критериев (физического уширения рентгеновских линий, периода кристаллической решетки, элементного состава поверхностного слоя материала зоны контактной деформации), определенных с применением современных металлофизических методов исследования. Впервые экспериментально доказано, что применение в трибосопряжениях дисперсионно-смазочных сред, содержащих поверхностно-активные вещества, способствует образованию износостойкой структуры в антифрикционном материале алюминиевой бронзы.

В статье описано исследование свойств покрытия на основе оксида алюминия, полученного на установке вакуумно-дугового осаждения. Покрытия наносились с использованием четырех различных режимов с целью установить взаимосвязь между режимом и свойствами получаемого покрытия. Проанализированы такие характеристики, как фазовый состав, толщина покрытия, микротвердость. Полученные покрытия обладают рядом выгодных с точки зрения трибологического применения свойств – повышенной износостойкостью, микротвердостью.