Реферат
Ключевые слова.
Гомогенная и гетерогенная нуклеация, пузырьки, автомодельность, конденсация, активационные барьеры, слоистые среды, распространение и рассеяние рентгеновского излучения, идеальные и неидеальные интерфейсы
Теоретически исследована динамика роста газового пузырька под влиянием диффузионного потока на его поверхность молекул растворённого газа из окружающего пузырёк пересыщенного раствора. Выявлено условие стационарности этого потока. Рассмотрено ограничение снизу на радиус пузырька, при котором пренебрежимо мало влияние флуктуаций на рост пузырька, а пузырёк растёт уже необратимо. В условиях стационарности диффузионного потока прослежены три показательные стадии роста пузырька. С учётом эффектов капиллярности в пузырьке найдены интервалы изменения размера пузырька и изменения времени на этих стадиях. Аналитически описан выход третьей стадии на автомодельный режим роста пузырька, в котором эффектами капиллярности в пузырьке полностью пренебрегается.
Исследовано поведение минимумов и седловой точки работы образования капли на растворимом ядре конденсации в зависимости от химического потенциала недосыщенного (над плоской поверхностью жидкого растворителя) пара растворителя. Для широкого диапазона значений химического потенциала недосыщенного пара численно найдены активационные барьеры для прямого перехода капли от состояния с частично растворившимся ядром к состоянию с полностью растворившимся ядром и обратного перехода при кристаллизации ядра в капле. Показано, что с уменьшением химического потенциала пара ниже его порогового значения для безбарьерного перехода к состоянию с полностью растворившимся ядром активационный барьер для прямого перехода быстро растет, а активационный барьер для обратного перехода уменьшается, но остается конечным. Как следствие, капли с полностью и частично растворившимся ядром практически не сосуществуют в равновесии в недосыщенном паре. Показано, что при изменении относительной влажности недосыщенного пара происходит смена термодинамически устойчивой и термодинамически неустойчивой переменных описания состояния капли и пояснён их физический смысл.
Проведено исследование угловых зависимостей интенсивности рассеянного рентгеновского излучения на многослойных системах с неидеальными интерфейсами при учете реальной геометрии приемного устройства. Проанализировано влияние шероховатости интерфейсов и их продольных и поперечных корреляций на спектры зеркального и диффузного рассеяния. Показано, что учет диффузного вклада в зеркальных спектрах позволяет получить информацию о корреляционных длинах, как в плоскости, так и перпендикулярно плоскости интерфейса. Параметры шероховатости определяют и соотношение высот центрального брегговского пика и диффузного плато в диффузных спектрах. Спектры, снятые при нескольких ширинах щели детектора, позволяют выделить истинно зеркальный и диффузный вклад, что дает возможность более аккуратной интерпретации данных эксперимента. Результаты расчетов иллюстрируются анализом экспериментальных спектров рассеяния на многослойных системах.
Проанализированы закономерности изменения поверхностного заряда sо
пористых стекол при увеличении времени щелочной и температуры тепловой обработки при прочих равных условиях (состав и условия получения ПС, состав и концентрация фонового электролита). Показано, то наблюдаемые экспериментальные зависимости связаны с различной степенью влияния двух противоположных тенденций – увеличением степени диссоциации силанольных групп за счет роста размера пор и уменьшением количества этих групп, вследствие растворения и удаления из порового пространства вторичного кремнезема (щелочная обработка) и дегидратации и дегидроксилирования поверхности пор (термообработка). В нанодиапазоне размеров заряд поверхности определяется в первую очередь радиусом пор; в ультрадиапазоне – количеством вторичного кремнезема в поровом пространстве, причем степень влияния этого фактора на величину |sо
| зависит от специфичности противоиона. В том случае, когда увеличение радиуса поровых каналов ультрапористых мембран идет за счет растворения кремнеземного каркаса, степень диссоциации поверхностных групп не зависит от размера пор. Введение фторид-ионов и оксида фосфора в базовое НБС стекло, увеличение концентрации выщелачивающего раствора и специфичности противоионов в ряду Na+
, K+
, (C2
H5
)4
N+
приводят к росту абсолютной величины поверхностного заряда.
Из двухфазного натриевоборосиликатного (НБС) стекла марки ДВ1-Ш и НБС стекла с добавками фторид-ионов и оксида фосфора НФФ получены нано- и ультрапористые стекла. Проведено комплексное исследование их структурных (коэффициент фильтрации жидкости, средний радиус пор, кажущаяся плотность, пористость, коэффициент структурного сопротивления), адсорбционных (поверхностный заряд) и электрокинетических (число переноса противоионов, удельная электропроводность, электрокинетический потенциал) характеристик в растворах KCl с концентрацией.10-
4
– 10-
1
М в широкой области pH. Установлено, что для мембран с размерами поровых каналов в диапазоне 10 – 70 нм наблюдаются заметные электроосмотические потоки. Постоянство структурных параметров и скорости электроосмоса во времени для ультрапористых мембран свидетельствует о возможности их использования при создании электроосмотических насосов. Для ультрапористых мембран наблюдается хорошее согласие значений электрокинетического потенциала, определенного тремя различными методами. Это дает возможность расчета величин электроосмотического потока из значения электрокинетического потенциала, найденного методом потенциала течения. Показано, что для нанопористых стеклянных мембран наблюдается изменение скорости электроосмотического потока во времени вследствие развития концентрационной поляризации. Исследование зависимости структурных и электроповерхностных характеристик ПС НФФ от длительности тепловой обработки исходного стекла позволило получить комплекс новых данных, характеризующих процесс фазового разделения в исследованном стекле.
|