پدیده ترشوندگی برای حالت تعادل سیستم در نظر گرفته شد. تحت شرایط مخزن، فرآیندهای ناپایدار که در فصل مشترک رخ می‌دهند مشاهده می‌شوند. به دلیل جابجایی روغن توسط آب، محیط مرطوب سه فاز متحرک تشکیل می شود. زاویه تماس بسته به سرعت و جهت حرکت سیال (منیسک مایع، شکل 5.5) در کانال ها و ترک ها تغییر می کند.

شکل 5.5 - طرح تغییر زاویه تماس در هنگام تغییر جهت حرکت مینیسک در کانال مویرگی:  1 - پیشروی،  2 - زوایای تماس پس رفت زمانی که منیسک آب و روغن در یک کانال استوانه ای با سطح آب دوست حرکت می کند ( - ایستا). زاویه تماس)

جنبشی هیسترزیس خیس شدنمعمولاً تغییر در زاویه خیس شدن هنگام حرکت در امتداد یک سطح جامد را محیط مرطوب سه فاز می نامند. میزان هیسترزیس به موارد زیر بستگی دارد:

از جهت حرکت محیط مرطوب، یعنی. در مورد اینکه آیا نفت از سطح جامد آب توسط نفت یا نفت توسط آب جابجا می شود.

سرعت حرکت رابط سه فاز روی یک سطح جامد؛

زبری سطح سخت؛

جذب سطحی مواد

پدیده هیسترزیس عمدتاً در سطوح ناهموار رخ می دهد و ماهیت مولکولی دارد. در سطوح صیقلی، هیسترزیس ضعیف ظاهر می شود.

5.6 خواص سیال سطحی

در مورد ساختار لایه سطحی مفروضات مختلفی وجود دارد.

بسیاری از محققانی که ساختار و ضخامت لایه‌های مایع نازک را مطالعه می‌کنند، تشکیل لایه‌های نزدیک دیواره را به قطبی شدن مولکول‌ها و جهت‌گیری آنها از سطح یک جامد به مناطق داخلی مایع با تشکیل لایه‌های حل‌شده نسبت می‌دهند.

لایه‌های نفتی در تماس با سنگ‌های سازنده ساختار پیچیده‌ای دارند، زیرا برهمکنش سورفکتانت‌ها با مواد معدنی بسیار متنوع است.

به عنوان مثال اشاره شده است که معرف های مورد استفاده در فناوری فلوتاسیون را می توان هم به صورت فیلم های سه بعدی معمولی که یک فاز مستقل بر روی سطح ذرات معدنی تشکیل می دهند و هم به صورت ترکیبات سطحی روی سطح معدنی ثابت کرد. که ترکیب خاصی ندارند و فاز مستقل جداگانه ای تشکیل نمی دهند.

در نهایت، واکنش‌دهنده‌ها را می‌توان در قسمت انتشار لایه دوگانه الکتریکی متمرکز کرد تا در خود رابط.

ظاهراً اجزای فعال سطحی همیشه نه تنها روی سطح، بلکه در یک حجم سه بعدی در نزدیکی رابط متمرکز می شوند.

بسیاری از محققان تلاش کرده اند ضخامت لایه مایعات مختلف را روی جامدات اندازه گیری کنند. بنابراین، برای مثال، با توجه به نتایج اندازه گیری های B. V. Deryagin و M. M. Kusakov، ضخامت لایه های مرطوب کننده محلول آبینمک بر روی سطوح مختلف مسطح سخت حدود 10-5 سانتی متر (100 نانومتر) است. این لایه ها از نظر ساختار و خواص مکانیکی با بقیه مایع متفاوت هستند - الاستیسیته برشی و افزایش ویسکوزیته. مشخص شده است که خواص مایع در لایه سطحی نیز به دلیل فشرده شدن آن تغییر می کند. به عنوان مثال، چگالی آب جذب شده توسط سیلیکاژل بر اساس برخی اندازه گیری ها 1027-1285 کیلوگرم بر متر مکعب است.

جذب و لایه های حل شده مرتبط در فازهای مخزن نفت نیز خواص ویژه ای دارند. برخی از اجزای روغن می توانند لایه های جذب ساختاری ژل مانند (با خواص غیر معمول - غیرعادی) با ویسکوزیته ساختاری بالا و در درجات اشباع بالای لایه جذب - با خاصیت ارتجاعی و استحکام برشی مکانیکی تشکیل دهند.

مطالعات نشان می‌دهد که ترکیب لایه‌های سطحی در فصل مشترک نفت-آب شامل اسیدهای نفتنیک، رزین‌های با وزن مولکولی کم، ذرات کلوئیدی رزین‌های با وزن مولکولی بالا و آسفالتین‌ها، میکروکریستال‌های پارافین و همچنین ذرات سوسپانسیون‌های معدنی و کربنی است. فرض بر این است که لایه سطحی در فصل مشترک نفت و آب در نتیجه تجمع ذرات معدنی و کربنی و همچنین میکروکریستال های پارافین تحت تأثیر خیس شدن انتخابی مناطق آبدوست سطح آنها توسط فاز آبی تشکیل شده است. مواد آسفالت رزینی جذب شده در سطح مشترک، به حالت ژل مانند، ذرات پارافین و مواد معدنی را در یک لایه یکپارچه منفرد سیمان می کنند. لایه سطحی به دلیل حل شدن ژل های مواد آسفالت-رزمینی از سمت فاز روغن، حتی بیشتر ضخیم می شود.

خواص ساختاری و مکانیکی ویژه لایه‌های سطحی، تثبیت سیستم‌های مختلف و به‌ویژه پایداری بالای برخی از امولسیون‌های روغن-آب را تعیین می‌کند.

ظاهراً وجود لایه‌های جذب در بخش آب-روغن باقی‌مانده نیز اثر کندی بر فرآیندهای امتزاج‌پذیری آب تزریق‌شده به سازند با آب‌های باقی‌مانده دارد.

5.7 عمل گوه‌زنی لایه‌های مایع نازک.

آزمایشات Deryagin. اثر Rebinder

مایعی که یک جامد را خیس می کند و به شکاف های نازک نفوذ می کند، می تواند نقش گوه را بازی کند و دیواره های آن را از هم جدا کند، یعنی. لایه های نازک مایع اثر گوه زنی دارند 2 . این خاصیت لایه‌های نازک زمانی خود را نشان می‌دهد که سطوح جامد غوطه‌ور در مایع به یکدیگر نزدیک شوند. با توجه به مطالعات B.V. Deryagin، اثر گوه زدن به شرط ضخامت لایه رخ می دهد ساعت سیال گسترش دهنده سطوح ترک کمتر از مقدار معینی است ساعت kr. در ساعت > ساعت krعمل گوه زدن صفر و در است ساعت < ساعت krبا کاهش ضخامت لایه مایع، یعنی از لحظه ای، افزایش می یابد ساعت ≤ ساعت krبرای نزدیک کردن سطوح ذرات به یکدیگر، باید یک بار خارجی به آنها اعمال شود.

عواملی که عمل گوه‌زنی را ایجاد می‌کنند، نیروهای منشأ یونی-الکترواستاتیکی و حالت خاص تجمع مایعات قطبی در نزدیکی سطوح مرزی هستند.

قبلاً ذکر شد که خواص لایه حلال روی سطح یک جامد به شدت با بقیه مایع متفاوت است. این لایه (محلول) را می توان به عنوان یک فاز مرزی خاص در نظر گرفت. بنابراین، زمانی که ذرات در فواصل کوچکتر از ضخامت دو برابر لایه های حل شده به یکدیگر نزدیک می شوند، باید یک بار خارجی بر روی ذرات اعمال شود.

فشار از هم گسیختگی منشا یونی-الکترواستاتیکی به دلیل تغییر در غلظت یون ها در لایه ای که ذرات را جدا می کند و در محلول اطراف آنها رخ می دهد.

با توجه به نتایج آزمایش، اثر گوه‌زنی بیشتر است، هر چه پیوند بین مایع و سطوح جامد قوی‌تر باشد. می توان آن را با وارد کردن سورفکتانت ها به مایع که به خوبی توسط سطح جامد جذب می شوند، افزایش داد. اثر Rebinder بر اساس این پدیده است. ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که مقادیر کمی از سورفکتانت ها باعث بدتر شدن شدید خواص مکانیکی جامد می شود. کاهش جذب در استحکام جامدات به عوامل زیادی بستگی دارد. اگر بدن تحت نیروهای کششی قرار گیرد و مایع سطح را به خوبی خیس کند، افزایش می یابد.

اثر کاهش قدرت جذب در حفاری چاه استفاده می شود. هنگام استفاده از محلول‌های حاوی سورفکتانت‌های انتخاب شده به‌عنوان سیالات حفاری، حفاری سنگ سخت به طور قابل توجهی تسهیل می‌شود.

و K"n

D K n

هنگام مطالعه فرآیند پراکندگی، مشخص شد که ریزترک‌های مبتنی بر عیوب شبکه کریستالی در طول تغییر شکل در یک ذره ایجاد می‌شوند. در میان این ریزترک ها، مواردی نیز وجود دارند که قسمت های پهن آنها به سطح بدن می رود، در حالی که بن بست ها در داخل بدن باقی می مانند. ریزترک های سطحی دلیل اصلی کاهش مقاومت مکانیکی جامدات واقعی نسبت به استحکام تئوری آنها می باشد.

8.4.2. اثر Rehbinder و نقش آن در پراکندگی.

که در 1928 P. A. Rebinder پیشنهاد کرد کهچه در

کاهش خواص مکانیکی جامدات تحت تأثیر سورفکتانت ها بر اساس کاهش انرژی سطح آزاد و در نتیجه کاهش کار مورد نیاز برای تشکیل سطوح جدید است.

تخریب را می توان به عنوان فرآیند تشکیل سطوح جدید در نظر گرفت، بنابراین جذب سورفکتانت باعث تسهیل تخریب می شود. استحکام یک جسم جامد کمتر است، انرژی سطح آن کمتر است. انرژی سطحی را می توان با استفاده از سورفکتانت ها کاهش داد. عبارتی وجود دارد که رابطه بین قدرت و انرژی سطحی را برای جسمی با نقص به شکل ریزترک برقرار می کند.

یک جسم جامد را در نظر بگیرید - یک صفحه (شکل 8.3) با ضخامت واحد، که یک تنش کششی P به آن اعمال می شود. مطابق قانون هوک، تغییر شکل کشسانی بدن منجر به تجمع انرژی الاستیک در آن با چگالی برابر می شود.

	کنترل W

که در آن E مدول یانگ است. اجازه دهید یک ترک جامد به طول L در بدن ظاهر شود. در این حالت در قسمتی از حجم کاهش الاستیک وجود دارد

وابستگی lg D (یا lg ) به lg طبق معادله

D K n و K "n یک خط مستقیم است که شیب آن برابر است با توان n منهای. مقدار توان n در این معادلات به رابطه بین اندازه ذرات و طول موج نور فرودی بستگی دارد که با مشخصه های آن مشخص می شود. پارامتر z.

نمایی n در معادلات

بر اساس داده های کدورت سنجی پیدا شده است. برای انجام این کار، چگالی نوری سیستم را در طول موج های مختلف به صورت تجربی اندازه گیری کنید و وابستگی را در مختصات رسم کنید.

	ال جی دی ال جی . فهرست مطالب		تعريف كردن		مماس	زاویه شیب
	خط مستقیم دریافت کرد. بر اساس مقدار n			مناسب پیدا کنید
	مقدار پارامتر

شعاع متوسط ​​ذرات سیستم پراکنده مورد بررسی را محاسبه کنید.

لازم به ذکر است که این روش مانند معادله ریلی فقط برای sol های "سفید" قابل استفاده است، یعنی برای سیستم های پراکندهکه نور را جذب نمی کنند (روش فقط بر اساس پراکندگی نور است).

10.8. میکروسکوپ نوری.

10.8.1. میکروسکوپ نوری.

پراکندگی نور و نفرومتری روشهای غیر مستقیم هستند

اندازه گیری اندازه ذرات بر اساس خواص نوری سیستم های پراکنده این سوال مطرح می شود که آیا روش های مستقیم وجود دارد، یعنی آیا می توان یک ذره کلوئیدی را دید؟ هنگام مشاهده سیستم در یک میکروسکوپ معمولی در نور عبوری

www.mitht.ru/e-library

مقدار توان n در این معادله به نوبه خود به z بستگی دارد. با افزایش z، مقدار n کاهش می یابد و در حد ذراتی که شعاع آنها به 2 می رسد

طول موج بیشتر برای مقادیر کوچک z، معادله ریلی نیز برای n 4 مشاهده می شود.

بر اساس نظریه شیفرین، می توان اندازه ذرات را از کدورت مشخصه تعیین کرد. برای این کار مقدار چگالی نوری D یک سری محلول رقیق را اندازه گیری و محاسبه کنید

	کدورت بر اساس معادله:

با استفاده از برون یابی گرافیکی مقدار کدورت مشخصه را پیدا کنید. با جایگزینی مقدار یافت شده نیز مقدار و با فرمول (10.26)، مقدار (z) را تعیین کنید.

و طبق جدول مقدار z . معادله (10.24) شعاع ذره را محاسبه می کند.

با افزایش اندازه ذرات، قانون ریلی از کار می افتد و شدت نور پراکنده با طول موج نسبت به توانی کمتر از چهارم معکوس می شود. اگر اندازه (قطر) ذرات از 1/10 تا 1/3 طول موج نور باشد و ضریب شکست ذرات و محیط تفاوت چندانی نداشته باشد، می توان از معادله تجربی ارائه شده توسط گلر برای توصیف استفاده کرد. پراکندگی نور در سیستم:

D K n و K "n (10.29)

که در آن K و K ثابت مستقل از طول موج هستند.

تغییر شکل ها و بر این اساس، کاهش چگالی انرژی الاستیک. تقریباً می توان در نظر گرفت که چنین آرامش تنشی در ناحیه ای با اندازه مرتبه l رخ می دهد (شکل 8.3)، یعنی کاهش انرژی کشسان ذخیره شده در بدن متناسب با مربع اندازه ترک است:

	کنترل E

برنج. 8.3. صفحه ای با ضخامت واحد تحت تأثیر یک کشش

ولتاژ P.

در حین پراکندگی مکانیکی، فرآیند معکوس ادامه می یابد - ترکیب مجدد ذرات، که شدت آن با افزایش درجه پراکندگی افزایش می یابد. حداکثر اندازه ذرات،

که با سنگ زنی مکانیکی به دست می آید - 1 10 6 متر. نوترکیبی ذرات را می توان با استفاده از یک رقیق کننده بی اثر سرکوب کرد. اینگونه است که گوگرد کلوئیدی از خرد کردن گوگرد لوزی شکل با افزودن شکر به عنوان یک رقیق کننده بی اثر به دست می آید. آب به مخلوط حاصل از گوگرد کلوئیدی با شکر اضافه می شود و مخلوط با دیالیز جدا می شود.

www.mitht.ru/e-library

افزایش انرژی سطحی Fp متناسب با کشش سطحی و دو برابر طول ترک ها است، زیرا ترک دارای دو لبه است.

F pov ~ 2 لیتر (8.8))

در همان زمان، رشد ترک با افزایش انرژی سطحی به دلیل تشکیل یک فصل مشترک فاز جدید با مساحتی متناسب با طول ترک دو برابر شده همراه است. کل تغییر انرژی در طول تشکیل ترک ها برابر است با مجموع تغییرات در انرژی های کشسان و سطح:

			P2 l 2

از نظر گرافیکی، وابستگی تغییر انرژی به طول ترک با یک منحنی با حداکثر نشان داده می شود (شکل 8.5).

برنج. 8.5. وابستگی تغییر انرژی سطح به طول ترک.

برای ذراتی که اندازه آنها از طول موج 20 1 تجاوز نمی کند

نور فرودی به شرط عدم جذب نور و عدم پراکندگی نور ثانویه، معادله ریلی معتبر است.

برای ذراتی که اندازه آنها برابر با طول موج نور یا بزرگتر از آن است، تعیین اندازه ذرات با پراکندگی نور می تواند بر اساس نظریه عمومیپراکندگی نور.

در شرایطی که شعاع از یک دهم تا یک سوم طول موج نور باشد و ضریب شکست ذرات و محیط زیاد تفاوت نداشته باشد (m 1.5)، اندازه ذرات سیستم های پراکنده تعیین می شود. طبق روش K. S. Shifrin و I. Ya. Slonim انجام شد. بر اساس این روش کدورت به پارامترها و z به صورت زیر بستگی دارد:

و در C حدود 0
[τ ]

کدورت سیستم کجاست، cm-1. С حدود - کسر حجمی فاز پراکنده؛ - کدورت مشخصه

برای z 2 (یعنی r 0.080) می توانید از معادله ریلی استفاده کنید.

(ذرات زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند).

وابستگی کدورت به پارامتر z با معادله توصیف می شود

	τconst	ج در مورد

www.mitht.ru/e-library

	[τ] لیم
	ج در مورد		C حدود 0

لاتکس ها که مدلی از سل های آبگریز هستند، شی بسیار مناسبی برای مطالعه خواص نوری سیستم های کلوئیدی هستند. آنها سیستم های دو فازی و سه جزئی متشکل از ذرات پلیمری فوق میکروسکوپی معلق در یک سرم - محلول آبی تثبیت کننده هستند. سورفاکتانت های مختلفی (نمک های اسیدهای چرب و سولفونیک) به عنوان تثبیت کننده استفاده می شود.

10.7.2. سیستم هایی را پراکنده کنید که از معادله ریلی پیروی نمی کنند.

شدت نور پراکنده شده توسط یک سیستم پراکنده رقیق و همچنین توزیع زاویه ای نور پراکنده (شاخص پراکندگی) به مقادیر دو پارامتر بی بعدی و z بستگی دارد. پارامتر انحراف خواص ذره از خواص محیط را مشخص می کند و توسط معادله تعیین می شود.

جایی که m

نگرش

نشانگر

انکسار پراکنده

فاز به ضریب شکست محیط پراکندگی.

پارامتر z

نسبت شعاع ذره r به طول را مشخص می کند

در نقطه حداکثر، مقدار اولین مشتق تابع برابر است با

0، یعنی

2dl	2P 2

این حداکثر انرژی آزاد مربوط به اندازه بحرانی ترک برابر با:

l cr ~

ترک هایی با اندازه بزرگتر از بحرانی ناپایدار هستند و به طور خود به خود بزرگ می شوند که منجر به ایجاد ترک ماکروسکوپی و تخریب بدنه می شود. ترک هایی با اندازه کوچکتر از حد بحرانی باید به کاهش اندازه آنها تمایل داشته باشند (ترمیم شوند).

عبارت (8.11) همچنین می تواند به صورت زیر نمایش داده شود:

		E 1/2

بر اساس این رابطه، ابتدا گریفیث به دست آورد و به نام او نامگذاری شد. قدرت واقعی P 0 یک جسم جامد،

داشتن ترک با اندازه l متناسب با جذر انرژی سطح و با جذر طول ترک نسبت عکس دارد. قدرت "نظری" یک بدن ایده آل برابر است با

که در آن b اندازه مولکول ها است. معادله گریفیث را نیز می توان به صورت

www.mitht.ru/e-library

بنابراین، نسبت استحکام واقعی و ایده آل یک جامد با نسبت بین اندازه مولکولی b و اندازه نقص تعیین می شود.

بنابراین، تجزیه و تحلیل رابطه بین خواص مکانیکی و انرژی سطح نشان می دهد که با تغییر مقدار انرژی سطح، می توان بر استحکام مواد تأثیر گذاشت. ایجاد ریزترک ها تحت تأثیر نیروهای خارجی را می توان با جذب مواد مختلف روی سطح بدن از محیطی که در آن پراکندگی انجام می شود تسهیل کرد.

یون های الکترولیت، مولکول های سورفکتانت، فلزات مایع (به عنوان مثال جیوه) می توانند جذب شوند. یک گاز دو بعدی روی سطح تشکیل می شود. یون ها یا مولکول های جذب شده به داخل شکاف ها نفوذ می کنند و تمایل دارند که ریزترک ها را از هم جدا کنند. همچنین غربالگری از نیروهای منسجمی که بین سطوح ریزترک ها اعمال می شود وجود دارد. کاهش جذب شده در استحکام نامیده می شود اثر Rebinder. موادی که کارایی پراکندگی را افزایش می دهند، کاهنده سختی نامیده می شوند. این تاثیر فوق العاده است ارزش عملینه تنها در فرآیندهای پراکندگی مناسب، بلکه در فرآیندهای حفاری سنگ های سخت، با پردازش خوب فلزات.

کاهنده های سختی را می توان به شکل بخار، مایع به دستگاه پخش کننده وارد کرد. این روش به طور گسترده در تولید سیمان بسیار پراکنده استفاده می شود.

به روش های موثرشامل پراکندگی مکانیکی مبتنی بر استفاده از روش های ارتعاشی (تاثیر نوسانات با فرکانس کافی بالا و کم

بیایید معادله را به صورت کلی بنویسیم:

I pr I 0 e k c l

	من PR	e k c l	e τl
بیان			از طریق چگالی نوری:
				من PR

برای سیستم های پراکنده با ذرات کروی، معادله رایلی را می توان به شکل زیر نوشت:

	من مسابقه می دهم		24p3
			τ λ 4					ج در مورد V
				n2 2 n2
جایی که من دیس می کنم -			شدت کامل				نور پراکنده 1 سانتی متر مکعب

سیستم های؛ С حدود - کسر حجمی فاز پراکنده؛ V حجم ذره، cm3 است.

از اینجا می توان حجم ذرات را محاسبه کرد:

جایی که ک
								2n2

معادله ریلی فقط برای محلول های رقیق معتبر است، زیرا پراکندگی ثانویه نور و برهمکنش بین ذرات را در نظر نمی گیرد. بنابراین، برای تعیین اندازه ذرات، لازم است تعدادی محلول با نسبت رقت های مختلف پیدا کرده و مقدار / C را در حدود C حدود 0 برون یابی کنیم.

فراتر از عمل فرآیندهای شیمیاییکه بر خواص سطح و برهمکنش اصطکاکی بین جامدات تأثیر می گذارد، یک P.A باز و مطالعه شده وجود دارد. Rebinder یک روان کننده مشابه است که به دلیل برهمکنش مولکولی خالص روان کننده با سطوح جامد است که "اثر Rebinder" نامیده می شود.

جامدات واقعی دارای عیوب ساختاری سطحی و داخلی هستند. به عنوان یک قاعده، چنین نقص هایی دارای انرژی آزاد اضافی هستند. به دلیل جذب فیزیکی مولکول های مواد فعال سطحی (سورفکتانت ها)، سطح انرژی سطح آزاد جامد در مکان های فرود آنها کاهش می یابد. این کار عملکرد نابجایی های رسیدن به سطح را کاهش می دهد. سورفکتانت ها به داخل شکاف ها و فضای بین دانه ای نفوذ می کنند و اثر مکانیکی روی دیواره های آنها می گذارند و با راندن آنها از هم، منجر به ترک شکننده مواد و کاهش استحکام اجسام در تماس می شوند. و اگر چنین فرآیندهایی فقط بر روی برجستگی های بدنه های تماس ایجاد شود و مقاومت برشی نامنظمی این ماده را کاهش دهد، به طور کلی این فرآیند منجر به صاف شدن سطح، کاهش فشار ویژه در ناحیه تماس و به طور کلی،

کاهش اصطکاک و سایش بدنه های مالشی. اما اگر بارهای اصطکاک معمولی به طور قابل توجهی افزایش یابد، فشارهای ویژه بالا در کل منطقه کانتور پخش شود، نرم شدن مواد در سطح وسیعی از سطح رخ می دهد و در حال حاضر منجر به تخریب بسیار سریع آن می شود.

اثر Rebinder به طور گسترده ای هم در توسعه روان کننده ها استفاده می شود (برای این کار، سورفکتانت های خاصی به روان کننده وارد می شود)، و هم برای تسهیل تغییر شکل و پردازش مواد در ساخت قطعات ماشین (برای این کار، روان کننده ها و امولسیون های ویژه در شکلی از مایعات برش استفاده می شود).

تجلی اثر Rebinder در طیف گسترده ای از مواد رخ می دهد. اینها فلزات، سنگ ها، شیشه، عناصر ماشین آلات و تجهیزات هستند. محیطی که باعث کاهش قدرت می شود ممکن است گازی یا مایع باشد. اغلب، فلزات مذاب می توانند به عنوان سورفکتانت عمل کنند. به عنوان مثال، مس آزاد شده در حین ذوب یک یاتاقان ساده به یک سورفکتانت برای فولاد تبدیل می شود. این فرآیند با نفوذ به شکاف ها و فضای بین کریستالی محور خودروها باعث شکستگی شکننده محورها و بروز حوادثی در حمل و نقل می شود.

بدون توجه کافی به ماهیت فرآیند، اغلب به نمونه هایی برخوردیم که در آنها آمونیاک باعث ترک خوردن قطعات برنجی می شود، محصولات احتراق گازی تخریب پره های توربین را به شدت تسریع می کنند، کلرید منیزیم مذاب به طور مخرب بر روی فولادهای ضد زنگ با استحکام بالا و تعدادی از دیگران. آگاهی از ماهیت این پدیده ها فرصت هایی را برای رسیدگی به مسائل افزایش مقاومت به سایش و تخریب قطعات و اجزای حیاتی ماشین آلات و تجهیزات فراهم می کند و با استفاده مناسب از اثر Rebinder، بهره وری و کارایی تجهیزات پردازش را افزایش می دهد. استفاده از جفت اصطکاک، به عنوان مثال. برای صرفه جویی در انرژی

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

میزبانی شده در http://www.allbest.ru/

GOU VPO "دانشگاه دولتی فناوری کازان"

گروه شیمی فیزیکی و کلوئیدی

اثر REBINDER

تکمیل شده: دانشجویی gr. 5271-1

Bobrovnik S.A.

بررسی شد:

ترتیاکوا A.Ya.

کازان 2010

پیوتر الکساندرویچ REBINDER (03.X.1898-12.VII.1972)، شیمیدان فیزیک شوروی، آکادمی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی از سال 1946 (عضو مسئول از سال 1933)، در سن پترزبورگ به دنیا آمد. فارغ التحصیل از دانشکده فیزیک و ریاضیات دانشگاه مسکو (1924). در 1922-1932. در مؤسسه فیزیک و بیوفیزیک آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی و در همان زمان (در 1923-1941) - در مؤسسه آموزشی دولتی مسکو کار کرد. K. Liebknecht (از سال 1923 - استاد)، از سال 1935 - رئیس بخش سیستم های پراکنده در موسسه الکتروشیمیایی کلوئید (از سال 1945 - موسسه شیمی فیزیک) آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، از سال 1942 - رئیس بخش شیمی کلوئید در دانشگاه مسکو.

آثار رهبیندر به شیمی فیزیکی سیستم های پراکنده و پدیده های سطحی اختصاص دارد. در سال 1928، دانشمند پدیده کاهش قدرت جامدات را به دلیل اثرات فیزیکی و شیمیایی برگشت پذیر محیط بر روی آنها (اثر Rehbinder) و در دهه 1930-1940 کشف کرد. روش‌هایی را برای تسهیل پردازش مواد بسیار سخت و ماشین‌کاری دشوار ایجاد کرد.

او اثر الکتروکاپیلاری پلاستیک‌سازی تک بلورهای فلزی در طول خزش را در حین پلاریزاسیون سطحی آنها در محلول‌های الکترولیت کشف کرد، ویژگی‌های محلول‌های آبی سورفکتانت‌ها را مطالعه کرد، تأثیر لایه‌های جذب بر خواص سیستم‌های پراکنده را نشان داد (1935-1940) الگوهای اصلی را نشان داد. تشکیل و تثبیت فوم ها و امولسیون ها و همچنین فرآیند برگشت فاز در امولسیون ها.

این دانشمند دریافت که عمل شستشو شامل مجموعه پیچیده ای از فرآیندهای کلوئیدی-شیمیایی است. Rebinder فرآیندهای تشکیل و ساختار میسل های سورفکتانت ها را مطالعه کرد، ایده هایی در مورد میسل های ترمودینامیکی پایدار صابون های دارای لیوفوبیک ایجاد کرد. هسته داخلیدر یک محیط لیوفیلیک این دانشمند پارامترهای بهینه را برای توصیف خواص رئولوژیکی سیستم های پراکنده انتخاب و اثبات کرد و روش هایی را برای تعیین آنها پیشنهاد کرد.

در سال 1956، دانشمند پدیده کاهش جذب در استحکام فلزات را تحت تأثیر مذاب فلزات کشف کرد. در دهه 1950 دانشمندان رشته جدیدی از علم را ایجاد کردند - مکانیک فیزیکی و شیمیایی. همانطور که خود Rebinder نوشته است: "وظیفه نهایی مکانیک فیزیکی و شیمیایی ایجاد پایه های علمی برای به دست آوردن جامدات و سیستم هایی با ساختار معین و مشخص است. ویژگی های مکانیکی. بنابراین، وظیفه این منطقه ایجاد یک فناوری هدایت شده بهینه برای تولید و پردازش اساساً تمام مصالح ساختمانی و سازه ای است. فن آوری پیشرفته- بتن ها، فلزات و آلیاژها، به ویژه آنهایی که در برابر حرارت مقاوم هستند، سرامیک ها و سرم ها، لاستیک ها، پلاستیک ها، روان کننده ها.

از سال 1958، Rebinder رئیس شورای علمی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی در مورد مسائل مکانیک فیزیکی و شیمیایی و شیمی کلوئیدی و سپس (از سال 1967) رئیس کمیته ملی اتحاد جماهیر شوروی تحت کمیته بین المللی سورفکتانت ها بوده است. از سال 1968 تا 1972 او سردبیر مجله Colloid بود. این دانشمند دو حکم لنین را دریافت کرد ، عنوان قهرمان کار سوسیالیستی (1968) ، برنده جایزه دولتی اتحاد جماهیر شوروی (1942) را داشت.

اثر Rehbinder، اثر کاهش جذب در استحکام جامدات، تسهیل تغییر شکل و تخریب جامدات به دلیل اثرات فیزیکی و شیمیایی برگشت پذیر محیط. توسط P. A. Rebinder (1928) در حین مطالعه خواص مکانیکی کلسیت و بلورهای سنگ نمک کشف شد. هنگامی که یک جسم جامد در حالت تنش با یک محیط فعال جذب سطحی مایع (یا گازی) تماس پیدا کند ممکن است. اثر Rehbinder بسیار جهانی است - در فلزات جامد، اجسام یونی، کووالانسی و مولکولی تک و پلی کریستالی، شیشه ها و پلیمرها، تا حدی متبلور و آمورف، متخلخل و جامد مشاهده می شود. شرط اصلی برای تجلی اثر Rebinder ماهیت مرتبط فازهای تماس (جامد و متوسط) با توجه به ترکیب شیمیاییو ساختمان شکل و درجه تجلی اثر به شدت برهمکنش های بین اتمی (بین مولکولی) فازهای به هم پیوسته، مقدار و نوع تنش ها (تنش های کششی مورد نیاز)، نرخ کرنش و دما بستگی دارد. یک نقش اساسی توسط ساختار واقعی بدن ایفا می شود - وجود دررفتگی ها، ترک ها، آخال های خارجی و غیره. شکل مشخصه تجلی اثر Rebinder افت چند برابر قدرت، افزایش شکنندگی بدن جامد است. و کاهش ماندگاری آن. بنابراین، یک صفحه روی خیس شده با جیوه تحت بار خم نمی شود، بلکه به طور شکننده می شکند. شکل دیگر تجلی، اثر پلاستیسیون محیط بر روی مواد جامد است، به عنوان مثال، آب روی گچ، سورفکتانت‌های آلی روی فلزات و غیره. اثر ترمودینامیکی Rebinder به دلیل کاهش کار تشکیل یک سطح جدید در هنگام تغییر شکل است. نتیجه کاهش انرژی سطح آزاد جسم جامد تحت تأثیر محیط است. ماهیت مولکولی این اثر شامل تسهیل شکستن و بازآرایی پیوندهای بین مولکولی (بین اتمی، یونی) به بدن جامددر حضور مولکول های خارجی فعال در جذب و در عین حال به اندازه کافی متحرک (اتم ها، یون ها).

مهم ترین زمینه های کاربرد فنی عبارتند از: تسهیل و بهبود ماشینکاری مواد مختلف (به خصوص بسیار سخت و سخت و دشوار) تنظیم فرآیندهای اصطکاک و سایش با استفاده از روان کننده ها، رسید کارآمدمواد خرد شده (پودر شده)، به دست آوردن جامدات و مواد با ساختار پراکنده معین و ترکیب مورد نیاز از خواص مکانیکی و سایر خواص با جداسازی و تراکم بعدی بدون تنش های داخلی. یک محیط فعال جذب سطحی نیز می تواند آسیب قابل توجهی ایجاد کند، به عنوان مثال، کاهش استحکام و دوام قطعات و مواد ماشین در شرایط عملیاتی. حذف عوامل مؤثر در تظاهر اثر Rehbinder در این موارد امکان محافظت از مواد را از تأثیرات نامطلوب محیطی فراهم می کند.

حتی قوی ترین بدنه ها دارای تعداد زیادی عیوب هستند که مقاومت آنها را در برابر بارگذاری ضعیف می کند و از دوام کمتری نسبت به آنچه تئوری پیش بینی می کند، می کند. در طی تخریب مکانیکی یک جسم جامد، فرآیند از جایی که ریز نقص ها در آن قرار دارند آغاز می شود. افزایش بار منجر به ایجاد ریزترک در محل نقص می شود. با این حال، حذف بار منجر به بازسازی ساختار اصلی می شود: عرض ریزترک اغلب برای غلبه بر نیروهای برهمکنش بین مولکولی (بین اتمی) کافی نیست. کاهش بار منجر به "انقباض" ریزترک می شود، نیروهای برهمکنش بین مولکولی تقریباً به طور کامل بازیابی می شوند، ترک ناپدید می شود. نکته همچنین این است که تشکیل ترک، تشکیل سطح جدیدی از یک جسم جامد است و چنین فرآیندی مستلزم صرف انرژی برابر با انرژی کشش سطحی ضربدر مساحت این سطح است. کاهش بار منجر به "سفت شدن" ترک ها می شود، زیرا سیستم تمایل به کاهش انرژی ذخیره شده در آن دارد. بنابراین برای از بین بردن موفقیت آمیز یک جامد باید سطح حاصل را با ماده خاصی به نام سورفکتانت پوشاند که کار غلبه بر نیروهای مولکولی در تشکیل یک سطح جدید را کاهش می دهد. سورفکتانت ها به ریزترک ها نفوذ می کنند، سطوح آنها را با لایه ای به ضخامت یک مولکول می پوشانند (که امکان استفاده از مقادیر بسیار کمی از افزودنی های این مواد را تعیین می کند)، از فرآیند "فروپاشی" جلوگیری می کند و از از سرگیری برهم کنش مولکولی جلوگیری می کند.

سورفکتانت ها تحت شرایط خاصی آسیاب مواد جامد را تسهیل می کنند. سنگ زنی بسیار ریز (تا اندازه ذرات کلوئیدی) جامدات را نمی توان بدون افزودن سورفکتانت انجام داد.

حال باید به خاطر داشت که تخریب یک جسم جامد (یعنی تشکیل ریزترک های جدید) دقیقاً از جایی شروع می شود که نقص در ساختار این بدن قرار دارد. علاوه بر این، سورفکتانت اضافه شده عمدتاً در محل نقص جذب می شود - بنابراین جذب آن بر روی دیواره های ریزترک های آینده تسهیل می شود. در اینجا سخنان آکادمیسین ریبیندر آمده است: «جدایی قطعه دقیقاً در این نقاط ضعف [محل عیوب] رخ می دهد و در نتیجه، ذرات ریز بدن که در هنگام آسیاب ایجاد می شوند، دیگر حاوی این خطرناک ترین عیوب نیستند. به طور دقیق تر، احتمال مواجهه با یک نقطه ضعیف خطرناک کمتر می شود، اندازه آن کوچکتر می شود.

اگر با آسیاب کردن یک جامد واقعی از هر ماهیت، به ذراتی برسیم که ابعاد آنها تقریباً با فواصل بین خطرناک ترین عیوب برابری می کند، تقریباً چنین ذرات دارای نقص ساختاری خطرناکی نخواهند بود، آنها بسیار قوی تر از نمونه های بزرگ می شوند. همان خود بدن در نتیجه، فقط باید یک بدنه جامد را به قطعات به اندازه کافی کوچک خرد کرد و این قطعات با طبیعت یکسان، با همان ترکیب، بادوام‌ترین و تقریباً به طور ایده‌آل قوی‌تر خواهند بود.

سپس این ذرات همگن و بدون عیب باید با هم ترکیب شوند، از آنها به یک بدنه جامد (با استحکام بالا) با اندازه و شکل مورد نیاز تبدیل شوند، ذرات باید مجبور شوند محکم بسته شوند و بسیار قوی با یکدیگر متحد شوند. قسمت ماشین یا قطعه ساختمانی که به این روش به دست می آید باید قبل از سنگ زنی بسیار قوی تر از ماده اصلی باشد. به طور طبیعی، به اندازه یک ذره جداگانه قوی نیست، زیرا نقص های جدیدی در مکان های ادغام ظاهر می شود. با این حال، با انجام ماهرانه فرآیند ترکیب ذرات، قدرت منبع موادپیشی خواهد گرفت. این امر مستلزم بسته بندی متراکم ذرات کوچک است تا نیروهای برهمکنش بین مولکولی دوباره بین آنها ایجاد شود. این کار معمولاً با فشرده سازی ذرات با فشار دادن و حرارت دادن انجام می شود. سنگدانه ریزدانه به دست آمده از پرس بدون اینکه به ذوب برسد حرارت داده می شود. با افزایش دما، دامنه ارتعاشات حرارتی مولکول ها (اتم ها) در شبکه کریستالی افزایش می یابد. در نقاط تماس، مولکول های نوسانی دو ذره همسایه نزدیک شده و حتی مخلوط می شوند. نیروهای چسبندگی افزایش می یابد، ذرات به هم کشیده می شوند و تقریباً هیچ حفره و منافذی باقی نمی ماند، عیوب نقاط تماس ناپدید می شوند.

در برخی موارد، ذرات را می توان به یکدیگر چسب یا لحیم کرد. در این حالت، فرآیند باید به گونه‌ای انجام شود که لایه‌های چسب یا لحیم دارای نقصی نباشند.

بهبود اساسی فرآیند سنگ زنی مواد جامد، بر اساس کاربرد عملیاثر Rehbinder ثابت کرده است که برای بسیاری از صنایع بسیار مفید است. فرآیندهای آسیاب فناوری به طور قابل توجهی تسریع شده اند، در حالی که مصرف انرژی به طور قابل توجهی کاهش یافته است. سنگ زنی خوب به بسیاری اجازه داد فرآیندهای تکنولوژیکیدر کمتر دمای بالاو فشارها در نتیجه، مواد با کیفیت بالاتر به دست آمد: بتن، محصولات سرامیکی و فلز سرامیک، رنگ ها، توده های مدادی، رنگدانه ها، پرکننده ها و موارد دیگر. ماشینکاری فولادهای نسوز و مقاوم در برابر حرارت را تسهیل می کند.

روش اعمال اثر Rebinder را اینگونه توصیف می کند: «قطعات ساختمانی ساخته شده از بتن سیمانی را می توان با چسباندن با چسب ویبروکلوید سیمان به طور قابل اعتمادی در ساختاری یکپارچه ترکیب کرد... چنین چسبی مخلوطی از سیمان ریز آسیاب شده است (قسمتی) که می توان آن را با ماسه ریز آسیاب شده جایگزین کرد) با مقدار بسیار کمی آب و افزودن یک سورفکتانت. این مخلوط در حین اعمال بر روی سطوحی که قرار است به شکل یک لایه نازک چسبانده شوند، با لرزش شدید مایع می شود. هنگامی که چسب به سرعت سخت می شود، به قوی ترین نقطه در ساختار تبدیل می شود.

استفاده از ایده های آکادمیسین رهبیندر برای تسهیل فرآیند آسیاب جامدات از اهمیت عملی بالایی برخوردار است، به عنوان مثال، توسعه روشی برای کاهش مقاومت مواد معدنی به منظور افزایش راندمان حفاری در سنگ های سخت.

کاهش استحکام فلزات در اثر ذوب فلزات. رهبیندر در سال 1956 پدیده کاهش استحکام فلزات را در اثر ذوب فلزات کشف کرد. نشان داده شد که بیشترین کاهش انرژی سطحی یک جسم جامد (فلز) به تقریباً صفر را می توان توسط محیط های مذاب ایجاد کرد که از نظر ماهیت مولکولی به جسم جامد نزدیک هستند. بنابراین، استحکام کششی تک بلورهای روی با اعمال لایه ای از فلز قلع مایع به ضخامت ۱ میکرون یا کمتر بر روی سطح آنها ده برابر کاهش یافته است. اثرات مشابهی برای آلیاژهای نسوز و مقاوم در برابر حرارت تحت عمل فلزات مایع کم ذوب مشاهده می شود.

پدیده کشف شده برای بهبود روش های شکل دهی فلز بسیار مهم است. این فرآیند بدون استفاده از روغن کاری غیر ممکن است. برای مواد با فناوری جدید - آلیاژهای نسوز و مقاوم در برابر حرارت - پردازش به طور قابل توجهی با استفاده از روان کننده های فعال که لایه های سطحی نازک فلز را نرم می کند (که در واقع تحت تأثیر مقادیر کمی مذاب فلز رخ می دهد) تسهیل می شود. در این مورد، فلز، همانطور که بود، خود را روان می کند - تغییر شکل بیش از حد مضر که در طول پردازش رخ می دهد از بین می رود، که باعث به اصطلاح سخت شدن می شود - افزایش قدرت که در پردازش تداخل ایجاد می کند. امکانات جدیدی برای پردازش فلزات با فشار در دمای معمولی و بالا باز می شود: کیفیت محصولات بهبود می یابد، سایش ابزار پردازش کاهش می یابد و مصرف انرژی برای پردازش کاهش می یابد.

به جای تبدیل فلز گران قیمت به تراشه در فرآیند تولید یک محصول با برش، می توان از تغییر شکل پلاستیک استفاده کرد: عملیات فشار بدون اتلاف فلز. در عین حال، کیفیت محصولات نیز بهبود می یابد.

کاهش شدید استحکام لایه سطحی فلزات نقش بسزایی در بهبود عملکرد واحدهای اصطکاک دارد. مکانیزم کنترل سایش به طور خودکار ایجاد می شود: اگر بی نظمی های تصادفی روی سطوح مالش (خراش، خراش و غیره) وجود داشته باشد، فشار موضعی بالایی در مکان های دررفتگی آنها ایجاد می شود و باعث جریان سطحی فلزات می شود که به طور قابل توجهی توسط عمل تسهیل می شود. از مذاب های جذب شده (لایه سطحی خیس شده توسط فلز مذاب استحکام خود را از دست می دهد). سطوح اصطکاکی را می توان به راحتی آسیاب یا جلا داد. "روغن کاری" معرفی شده باعث "ساییدگی" تسریع بی نظمی ها می شود، سرعت دویدن در ماشین ها افزایش می یابد.

مذاب های ناخالصی فعال را می توان به عنوان اصلاح کننده فرآیند کریستالیزاسیون استفاده کرد. جذب شدن بر روی کریستال-هسته های فلز جدا شده، سرعت رشد آنها را کاهش می دهد. بنابراین، یک ساختار فلزی ریزدانه با استحکام بالاتر تشکیل می شود.

فرآیند "آموزش" فلز در یک محیط فعال سطحی توسعه یافته است. این فلز در معرض ضربه های سطحی دوره ای قرار می گیرد که منجر به تخریب نمی شود. به دلیل تسکین تغییر شکل های پلاستیکی در لایه های سطحی، فلز در حجم داخلی، همانطور که بود، "خمیر" می شود، شبکه کریستالی دانه ها پراکنده می شود. اگر چنین فرآیندی در دمایی نزدیک به دمای شروع تبلور مجدد فلزات انجام شود، یک ساختار ریز کریستالی با سختی بسیار بالاتر در یک محیط فعال سطحی تشکیل می‌شود. بله، و آسیاب فلزات در به دست آوردن پودر ریز بدون استفاده از مذاب های فعال سطحی کامل نمی شود. در آینده، محصولاتی از این پودر با پرس گرم (مطابق کامل با فرآیند تقویت مواد از پودرهایی که در بالا توضیح داده شد) به دست می آیند.

اثر REBINDER در پلیمرها. شیمی دان برجسته شوروی، آکادمیک پیوتر الکساندروویچ ریبیندر، اولین کسی بود که سعی کرد بر کار تخریب یک جسم جامد تأثیر بگذارد. این Rebinder بود که توانست بفهمد چگونه می توان این کار را انجام داد. در دهه 20 قرن گذشته، او برای این منظور از مواد به اصطلاح فعال سطحی یا جذب سطحی استفاده کرد که می توانند به طور موثر بر روی سطح حتی در غلظت کم جذب شوند. محیطو کشش سطحی جامدات را به شدت کاهش می دهد. مولکول های این مواد به پیوندهای بین مولکولی در نوک ترک شکستگی در حال رشد حمله می کنند و با جذب شدن بر روی سطوح تازه تشکیل شده، آنها را ضعیف می کنند. با انتخاب مایعات ویژه و معرفی آنها به سطح یک جامد قابل تخریب، Rebinder به کاهش قابل توجهی در کار شکست در کشش دست یافت (شکل 1). شکل منحنی‌های قدرت کرنش یک بلور روی (صفحات با ضخامت حدود یک میلی‌متر) را در غیاب و حضور مایع فعال سطحی نشان می‌دهد. لحظه تخریب در هر دو مورد با فلش مشخص شده است. به وضوح مشاهده می شود که اگر نمونه به سادگی کشیده شود، با کشیدگی بیش از 600 درصد می شکند. اما اگر همین روش با استفاده از قلع مایع روی سطح آن انجام شود، تخریب فقط در طول 10٪ رخ می دهد. از آنجایی که کار تخریب ناحیه زیر منحنی تنش-کرنش است، به راحتی می توان دریافت که وجود مایع حتی نه چندین برابر، بلکه به ترتیب بزرگی کار را کاهش می دهد. این اثر بود که اثر Rehbinder یا کاهش جذب در استحکام مواد جامد نامیده شد.

عکس. 1. وابستگی تنش به تغییر شکل تک بلورهای روی در دمای 400 درجه سانتی گراد: 1 - nاما در هوا؛ 2- در قلع ذوب شده

اثر Rehbinder یک پدیده جهانی است، در هنگام تخریب هر جامد از جمله پلیمرها مشاهده می شود. با این حال، ماهیت جسم ویژگی های خاص خود را در فرآیند تخریب وارد می کند و پلیمرها از این نظر مستثنی نیستند. فیلم های پلیمری از مولکول های کل بزرگی تشکیل شده اند که توسط نیروهای واندروالس یا پیوند های هیدروژنی، که به طور محسوسی ضعیف تر از پیوندهای کووالانسیدرون خود مولکول ها بنابراین، یک مولکول، حتی به عنوان عضوی از یک جمع، انزوا و کیفیت های فردی خاص را حفظ می کند. ویژگی اصلی پلیمرها ساختار زنجیره ای ماکرومولکول های آنهاست که انعطاف پذیری آنها را تضمین می کند. انعطاف پذیری مولکولی، به عنوان مثال توانایی آنها در تغییر شکل (به دلیل تغییر شکل زوایای پیوند و چرخش پیوندها) تحت تأثیر استرس مکانیکی خارجی و تعدادی از عوامل دیگر زمینه ساز همه این موارد است. خواص مشخصهپلیمرها اول از همه، توانایی ماکرومولکول ها برای جهت گیری متقابل. درست است، باید توجه داشت که دومی فقط برای پلیمرهای خطی اعمال می شود. تعداد زیادی از مواد وجود دارد که وزن مولکولی زیادی دارند (به عنوان مثال، پروتئین ها و سایر اشیاء بیولوژیکی)، اما کیفیت خاص پلیمرها را ندارند، زیرا فعل و انفعالات درون مولکولی قوی مانع از خم شدن درشت مولکول های آنها می شود. علاوه بر این، یک نماینده معمولی از پلیمرها - لاستیک طبیعی - که با کمک مواد خاص (فرآیند ولکانیزاسیون) "صلیبی" شده است، می تواند به جامد- آبنیت که اصلاً هیچ نشانه ای از خاصیت پلیمری را نشان نمی دهد.

در پلیمرها، اثر Rehbinder خود را به شیوه ای بسیار عجیب نشان می دهد. در یک مایع فعال جذب، ظاهر و توسعه یک سطح جدید نه تنها در هنگام تخریب، بلکه بسیار زودتر، حتی در فرآیند تغییر شکل پلیمر، که با جهت گیری ماکرومولکول ها همراه است، مشاهده می شود.

شکل 2. ظاهر نمونه های پلی اتیلن ترفتالات کشیده شده در هوا (a) و در یک محیط فعال جذب ( n-پروپانول) (ب).

استحکام فلز پلیمری مجدد

شکل 2 تصاویری از دو نمونه لاوسان را نشان می دهد که یکی از آنها در هوا کشیده شده و دیگری در یک مایع فعال جذب سطحی است. به وضوح مشاهده می شود که در حالت اول، یک گردن در نمونه ظاهر می شود. در حالت دوم، فیلم جمع نمی شود، بلکه سفید و مات می شود. علل سفید شدن مشاهده شده در بررسی میکروسکوپی مشخص می شود.

شکل 3. میکروگراف الکترونی نمونه پلی اتیلن ترفتالات، تغییر شکل یافته استپا در n-پروپانول. (1000 افزایش یافت)

به جای یک گردن شفاف یکپارچه، یک ساختار متخلخل فیبریلی منحصر به فرد در پلیمر تشکیل می شود که از توده های رشته ای از ماکرومولکول ها (فیبریل ها) جدا شده توسط ریزحفره ها (منافذ) تشکیل شده است. در این مورد، جهت گیری متقابل ماکرومولکول ها نه در یک گردن یکپارچه، بلکه در داخل فیبریل ها به دست می آید. از آنجایی که فیبریل ها در فضا از هم جدا شده اند، چنین ساختاری حاوی مقدار زیادی ریزحفره است که به شدت نور را پراکنده می کند و به پلیمر رنگ سفید شیری می دهد. منافذ با مایع پر می شوند، بنابراین ساختار ناهمگن حتی پس از حذف تنش تغییر شکل حفظ می شود. ساختار فیبریلار متخلخل در مناطق ویژه ایجاد می شود و با تغییر شکل پلیمر، حجم فزاینده ای را جذب می کند. تجزیه و تحلیل تصاویر میکروسکوپی این امکان را فراهم کرد که ویژگی های بازآرایی ساختاری در پلیمری که در معرض فرورفتگی قرار گرفته است مشخص شود (شکل 4).

شکل 4. نمایش شماتیک مراحل مجزای خراش پلیمری: I - شروع خراشها، II - رشد خراشها، III - گشاد شدن هوسها.

منشاء برخی نقص (ناهمگنی ساختاری)، که در سطح هر جامد واقعی به وفور وجود دارد، در کل مقطع پلیمر کشیده شده در جهت نرمال به محور تنش کششی رشد می کند و ثابت و بسیار کوچک را حفظ می کند (~1). میکرومتر) عرض. از این نظر، آنها مانند ترک های شکستگی واقعی هستند. اما وقتی شوق کل سطح مقطع پلیمر را "برش" می‌دهد، نمونه به بخش‌های جداگانه تجزیه نمی‌شود، بلکه یک کل واحد باقی می‌ماند. این به دلیل این واقعیت است که لبه های مخالف چنین نوع ترک توسط نازک ترین رشته ها به هم متصل می شوند. پلیمر گرا(شکل 3). اندازه (قطر) سازندهای فیبریلار و همچنین ریزحفره های جداکننده آنها 1-10 نانومتر است.

هنگامی که فیبریل های متصل کننده دیواره های متقابل کریزها به اندازه کافی طولانی شوند، فرآیند همجوشی آنها آغاز می شود (در این مورد، سطح سطح کاهش می یابد، شکل 5). به عبارت دیگر، پلیمر تحت یک انتقال ساختاری عجیب و غریب از یک ساختار شل به یک ساختار فشرده تر، متشکل از توده های متراکم از فیبرها، که در جهت محور کشش قرار دارند، می شود.

شکل 5. طرحی که فروپاشی ساختار پلیمری را نشان می دهد، که در مقادیر زیاد تغییر شکل در مایع فعال جذب رخ می دهد، در مراحل مختلف کشش

روشی برای جداسازی مولکول ها با جذب از محلولی از مولکول هایی که قادر به نفوذ به منافذ هستند وجود دارد. اندازه داده شده(اثر غربال مولکولی). از آنجایی که اندازه منافذ را می توان به راحتی با تغییر درجه کشش پلیمر در یک محیط فعال جذب (با استفاده از اثر Rehbinder) کنترل کرد، دستیابی به جذب انتخابی آسان است. توجه به این نکته ضروری است که جاذب های مورد استفاده در عمل معمولاً نوعی پودر یا گرانول هستند که برای پرکردن ظروف مختلف (مثلاً جاذب در همان ماسک گاز) استفاده می شود. با استفاده از اثر Rebinder، به راحتی می توان یک فیلم یا فیبر با تخلخل نانومتری به دست آورد. به عبارت دیگر، چشم انداز برای ایجاد یک ماده ساختاری با خواص مکانیکی بهینه و در عین حال یک جاذب مؤثر باز می شود.

با استفاده از اثر Rehbinder، به روشی ابتدایی (به سادگی با کشش یک لایه پلیمری در یک محیط فعال جذب سطحی)، می توان فیلم های پلیمری متخلخل را بر اساس تقریباً هر پلیمر مصنوعی ساخت. اندازه منافذ در چنین فیلم هایی را می توان با تغییر درجه تغییر شکل پلیمر به راحتی کنترل کرد که امکان ساخت غشاهای جداکننده را برای حل انواع مشکلات عملی فراهم می کند.

اثر Rehbinder در پلیمرها پتانسیل کاربرد زیادی دارد. اول، انواع جاذب های پلیمری، غشاهای جداکننده و محصولات پلیمری با برجستگی عرضی را می توان با کشیدن یک پلیمر در یک مایع فعال جذب سطحی به دست آورد، و ثانیاً، اثر Rehbinder یک روش پیوسته جهانی را برای شیمیدان-تکنولوژیست فراهم می کند. برای معرفی مواد افزودنی اصلاح کننده به پلیمرها.

لیست مواد استفاده شده

1. www.rfbr.ru/pics/28304ref/file.pdf

2. www.chem.msu.su/rus/teaching/colloid/4.html

3. http://femto.com.ua/articles/part_2/3339.html

4. دایره المعارف بزرگ شوروی. م.: دایره المعارف شوروی، 1975، ج 21.

6. http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00065/40400.htm

7. http://www.nanometer.ru/2009/09/07/rfbr_156711/PROP_FILE_files_1/rffi4.pdf

8. http://ru.wikipedia.org/wiki/Rebinder_Effect

میزبانی شده در Allbest.ru

اسناد مشابه

تعریف محتوا هیدروکربن های غیر اشباعدر سوخت دیزل با عدد ید. یافتن ناخالصی های معدنی، چگالی و ویسکوزیته، ضریب کشش سطحی فرآورده های نفتی. با استفاده از روش های Westphal-Mohr و Rehbinder-Weiler.

مقاله ترم، اضافه شده در 2014/11/27


بررسی انواع اصلی جذب عوامل موثر بر سرعت جذب گازها و بخارات. ایزوترم جذب معادله فروندلیچ و لانگمویر. ویژگی های جذب از محلول ها قانون Rebinder، Panet-Faience-Peskov. مفهوم و انواع کروماتوگرافی

ارائه، اضافه شده در 2013/11/28


گیرش و سخت شدن اصلاحات مختلف گچ. طبقه بندی و خواص مواد افزودنی. تعیین کشش سطحی تعیین مقاومت پلاستیک پلاستومتر اهرمی Rebinder. تأثیر مواد افزودنی بر سینتیک سخت شدن خمیر گچی.

مقاله ترم، اضافه شده در 2013/02/17


اطلاعات کلیدر مورد خوردگی فلزات، انواع و انواع آن. علل خوردگی شیمیایی و الکتروشیمیایی و مکانیسم وقوع آن. روش های محافظت از محصولات فلزی در برابر فرآیندهای خوردگی محافظت در برابر خوردگی با پوشش های غیر فلزی.

کار عملی، اضافه شده در 11/03/2011


ویژگی های واکنش های شیمیایی در پلیمرها تخریب پلیمرها در اثر حرارت و مواد شیمیایی. واکنش های شیمیاییتحت تأثیر نور و تشعشعات یونیزان. تشکیل ساختارهای شبکه در پلیمرها. واکنش پلیمرها با اکسیژن و ازن.

کار کنترل، اضافه شده 03/08/2015


خطاهای عینی نورسنجی منحنی های اسپکتروفتومتری محلول های کلروفرم. مفهوم کلی اثر فوتوالکتریک روش تیتراسیون یا تکثیر رنگ سنجی. نمودار یک فتوکلریمتر اتوماتیک. تمرین روش های فتومتریک.

مقاله ترم، اضافه شده در 10/30/2011


ساختار اتم های فلزی موقعیت فلزات در سیستم دوره ای. گروه های فلزی مشخصات فیزیکیفلزات خواص شیمیاییفلزات خوردگی فلزات. مفهوم آلیاژها روشهای بدست آوردن فلزات

چکیده، اضافه شده در 12/05/2003


تجزیه و تحلیل مشکلات یافتن مواد فلزی مقاوم در برابر حرارت در نظر گرفته شده برای ساخت بخاری ها، کوره ها، مبدل های حرارتی. آشنایی با رایج ترین معادلات برای سرعت اکسیداسیون فلزات. ویژگی های عمومینظریه های واگنر

تست، اضافه شده در 2015/04/10


آنتالپی یک تابع حالت ترمودینامیکی و مجموع انرژی داخلی و کار در برابر نیروهای خارجی است. آنتالپی تشکیل ماده پیچیده. تعیین آنتالپی واکنش خنثی سازی. شرح آزمایش، محاسبه خطای نسبی اندازه گیری.

کار آزمایشگاهی، اضافه شده در 2012/05/18


جوهر، انواع، روش های به دست آوردن، دامنه پوشش های فلزی. فناوری و ویژگی‌های نقره‌کاری شیمیایی شیشه. ویژگی های روش های اصلی رسوب شیمیاییفلزات قدرت چسبندگی لایه فلزی به سطح.

پیوتر الکساندرویچ REBINDER (03.X.1898-12.VII.1972)، شیمیدان فیزیک شوروی، آکادمی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی از سال 1946 (عضو مسئول از سال 1933)، در سن پترزبورگ به دنیا آمد. فارغ التحصیل از دانشکده فیزیک و ریاضیات دانشگاه مسکو (1924). در 1922-1932. در مؤسسه فیزیک و بیوفیزیک آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی و در همان زمان (در 1923-1941) - در مؤسسه آموزشی دولتی مسکو کار کرد. K. Liebknecht (از سال 1923 - استاد)، از سال 1935 - رئیس بخش سیستم های پراکنده در موسسه الکتروشیمیایی کلوئید (از سال 1945 - موسسه شیمی فیزیک) آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، از سال 1942 - رئیس بخش شیمی کلوئید در دانشگاه مسکو.

آثار رهبیندر به شیمی فیزیکی سیستم های پراکنده و پدیده های سطحی اختصاص دارد. در سال 1928، دانشمند پدیده کاهش قدرت جامدات را به دلیل اثرات فیزیکی و شیمیایی برگشت پذیر محیط بر روی آنها (اثر Rehbinder) و در دهه 1930-1940 کشف کرد. روش‌هایی را برای تسهیل پردازش مواد بسیار سخت و ماشین‌کاری دشوار ایجاد کرد.

او اثر الکتروکاپیلاری پلاستیک‌سازی تک بلورهای فلزی در طول خزش را در حین پلاریزاسیون سطحی آنها در محلول‌های الکترولیت کشف کرد، ویژگی‌های محلول‌های آبی سورفکتانت‌ها را مطالعه کرد، تأثیر لایه‌های جذب بر خواص سیستم‌های پراکنده را نشان داد (1935-1940) الگوهای اصلی را نشان داد. تشکیل و تثبیت فوم ها و امولسیون ها و همچنین فرآیند برگشت فاز در امولسیون ها.

این دانشمند دریافت که عمل شستشو شامل مجموعه پیچیده ای از فرآیندهای کلوئیدی-شیمیایی است. Rebinder فرآیندهای تشکیل و ساختار میسل‌های سورفکتانت‌ها را مطالعه کرد، ایده‌هایی در مورد میسل‌های ترمودینامیکی پایدار صابون‌ها با هسته داخلی لیوفوبیک در یک محیط لیوفیل ایجاد کرد. این دانشمند پارامترهای بهینه را برای توصیف خواص رئولوژیکی سیستم های پراکنده انتخاب و اثبات کرد و روش هایی را برای تعیین آنها پیشنهاد کرد.

در سال 1956، دانشمند پدیده کاهش جذب در استحکام فلزات را تحت تأثیر مذاب فلزات کشف کرد. در دهه 1950 دانشمندان رشته جدیدی از علم را ایجاد کردند - مکانیک فیزیکی و شیمیایی. همانطور که خود رابیندر نوشت: "وظیفه نهایی مکانیک فیزیکی و شیمیایی ایجاد پایه های علمی برای به دست آوردن جامدات و سیستم هایی با ساختار و خواص مکانیکی معین است. بنابراین، وظیفه این منطقه ایجاد یک فناوری هدایت شده بهینه برای تولید و فرآوری اساساً تمام مصالح ساختمانی و سازه ای با فناوری مدرن - بتن، فلزات و آلیاژها، به ویژه مقاوم در برابر حرارت، سرامیک و سرم، لاستیک، پلاستیک، روان کننده ها

از سال 1958، Rebinder رئیس شورای علمی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی در مورد مسائل مکانیک فیزیکی و شیمیایی و شیمی کلوئیدی و سپس (از سال 1967) رئیس کمیته ملی اتحاد جماهیر شوروی تحت کمیته بین المللی سورفکتانت ها بوده است. از سال 1968 تا 1972 او سردبیر مجله Colloid بود. این دانشمند دو حکم لنین را دریافت کرد ، عنوان قهرمان کار سوسیالیستی (1968) ، برنده جایزه دولتی اتحاد جماهیر شوروی (1942) را داشت.

اثر Rehbinder، اثر کاهش جذب در استحکام جامدات، تسهیل تغییر شکل و تخریب جامدات به دلیل اثرات فیزیکی و شیمیایی برگشت پذیر محیط. توسط P. A. Rebinder (1928) در حین مطالعه خواص مکانیکی کلسیت و بلورهای سنگ نمک کشف شد. هنگامی که یک جسم جامد در حالت تنش با یک محیط فعال جذب سطحی مایع (یا گازی) تماس پیدا کند ممکن است. اثر Rehbinder بسیار جهانی است - در فلزات جامد، اجسام یونی، کووالانسی و مولکولی تک و پلی کریستالی، شیشه ها و پلیمرها، تا حدی متبلور و آمورف، متخلخل و جامد مشاهده می شود. شرط اصلی تجلی اثر Rebinder ماهیت مرتبط فازهای تماس (جامد و متوسط) از نظر ترکیب شیمیایی و ساختار است. شکل و درجه تجلی اثر به شدت برهمکنش های بین اتمی (بین مولکولی) فازهای به هم پیوسته، مقدار و نوع تنش ها (تنش های کششی مورد نیاز)، نرخ کرنش و دما بستگی دارد. یک نقش اساسی توسط ساختار واقعی بدن ایفا می شود - وجود دررفتگی ها، ترک ها، آخال های خارجی و غیره. شکل مشخصه تجلی اثر Rebinder افت چند برابر قدرت، افزایش شکنندگی بدن جامد است. و کاهش ماندگاری آن. بنابراین، یک صفحه روی خیس شده با جیوه تحت بار خم نمی شود، بلکه به طور شکننده می شکند. شکل دیگر تجلی، اثر پلاستیسیون محیط بر روی مواد جامد است، به عنوان مثال، آب روی گچ، سورفکتانت‌های آلی روی فلزات و غیره. اثر ترمودینامیکی Rebinder به دلیل کاهش کار تشکیل یک سطح جدید در هنگام تغییر شکل است. نتیجه کاهش انرژی سطح آزاد جسم جامد تحت تأثیر محیط است. ماهیت مولکولی این اثر شامل تسهیل شکستن و بازآرایی پیوندهای بین مولکولی (بین اتمی، یونی) در یک جامد در حضور مولکول‌های خارجی فعال جذب و در عین حال به اندازه کافی متحرک (اتم‌ها، یون‌ها) است.

مهم ترین زمینه های کاربرد فنی عبارتند از: تسهیل و بهبود پردازش مکانیکی مواد مختلف (به ویژه بسیار سخت و دشوار در ماشینکاری)، تنظیم فرآیندهای اصطکاک و سایش با استفاده از روان کننده ها، تولید موثر مواد خرد شده (پودر)، تولید جامدات و مواد با ساختار پراکنده معین و ترکیب مورد نیاز از خواص مکانیکی و سایر خواص با جداسازی و تراکم بعدی بدون تنش های داخلی. یک محیط فعال جذب سطحی نیز می تواند آسیب قابل توجهی ایجاد کند، به عنوان مثال، کاهش استحکام و دوام قطعات و مواد ماشین در شرایط عملیاتی. حذف عوامل مؤثر در تظاهر اثر Rehbinder در این موارد امکان محافظت از مواد را از تأثیرات نامطلوب محیطی فراهم می کند.

حتی قوی ترین بدنه ها دارای تعداد زیادی عیوب هستند که مقاومت آنها را در برابر بارگذاری ضعیف می کند و از دوام کمتری نسبت به آنچه تئوری پیش بینی می کند، می کند. در طی تخریب مکانیکی یک جسم جامد، فرآیند از جایی که ریز نقص ها در آن قرار دارند آغاز می شود. افزایش بار منجر به ایجاد ریزترک در محل نقص می شود. با این حال، حذف بار منجر به بازسازی ساختار اصلی می شود: عرض ریزترک اغلب برای غلبه بر نیروهای برهمکنش بین مولکولی (بین اتمی) کافی نیست. کاهش بار منجر به "انقباض" ریزترک می شود، نیروهای برهمکنش بین مولکولی تقریباً به طور کامل بازیابی می شوند، ترک ناپدید می شود. نکته همچنین این است که تشکیل ترک، تشکیل سطح جدیدی از یک جسم جامد است و چنین فرآیندی مستلزم صرف انرژی برابر با انرژی کشش سطحی ضربدر مساحت این سطح است. کاهش بار منجر به "سفت شدن" ترک ها می شود، زیرا سیستم تمایل به کاهش انرژی ذخیره شده در آن دارد. بنابراین برای از بین بردن موفقیت آمیز یک جامد باید سطح حاصل را با ماده خاصی به نام سورفکتانت پوشاند که کار غلبه بر نیروهای مولکولی در تشکیل یک سطح جدید را کاهش می دهد. سورفکتانت ها به ریزترک ها نفوذ می کنند، سطوح آنها را با لایه ای به ضخامت یک مولکول می پوشانند (که امکان استفاده از مقادیر بسیار کمی از افزودنی های این مواد را تعیین می کند)، از فرآیند "فروپاشی" جلوگیری می کند و از از سرگیری برهم کنش مولکولی جلوگیری می کند.

سورفکتانت ها تحت شرایط خاصی آسیاب مواد جامد را تسهیل می کنند. سنگ زنی بسیار ریز (تا اندازه ذرات کلوئیدی) جامدات را نمی توان بدون افزودن سورفکتانت انجام داد.

حال باید به خاطر داشت که تخریب یک جسم جامد (یعنی تشکیل ریزترک های جدید) دقیقاً از جایی شروع می شود که نقص در ساختار این بدن قرار دارد. علاوه بر این، سورفکتانت اضافه شده عمدتاً در محل نقص جذب می شود - بنابراین جذب آن بر روی دیواره های ریزترک های آینده تسهیل می شود. در اینجا سخنان آکادمیسین ریبیندر آمده است: «جدایی قطعه دقیقاً در این نقاط ضعف [محل عیوب] رخ می دهد و در نتیجه، ذرات ریز بدن که در هنگام آسیاب ایجاد می شوند، دیگر حاوی این خطرناک ترین عیوب نیستند. به طور دقیق تر، احتمال مواجهه با یک نقطه ضعیف خطرناک کمتر می شود، اندازه آن کوچکتر می شود.

اگر با آسیاب کردن یک جامد واقعی از هر ماهیت، به ذراتی برسیم که ابعاد آنها تقریباً با فواصل بین خطرناک ترین عیوب برابری می کند، تقریباً چنین ذرات دارای نقص ساختاری خطرناکی نخواهند بود، آنها بسیار قوی تر از نمونه های بزرگ می شوند. همان خود بدن در نتیجه، فقط باید یک بدنه جامد را به قطعات به اندازه کافی کوچک خرد کرد و این قطعات با طبیعت یکسان، با همان ترکیب، بادوام‌ترین و تقریباً به طور ایده‌آل قوی‌تر خواهند بود.

سپس این ذرات همگن و بدون عیب باید با هم ترکیب شوند، از آنها به یک بدنه جامد (با استحکام بالا) با اندازه و شکل مورد نیاز تبدیل شوند، ذرات باید مجبور شوند محکم بسته شوند و بسیار قوی با یکدیگر متحد شوند. قسمت ماشین یا قطعه ساختمانی که به این روش به دست می آید باید قبل از سنگ زنی بسیار قوی تر از ماده اصلی باشد. به طور طبیعی، به اندازه یک ذره جداگانه قوی نیست، زیرا نقص های جدیدی در مکان های ادغام ظاهر می شود. با این حال، اگر فرآیند ترکیب ذرات به طرز ماهرانه ای انجام شود، استحکام ماده اولیه پیشی خواهد گرفت. این امر مستلزم بسته بندی متراکم ذرات کوچک است تا نیروهای برهمکنش بین مولکولی دوباره بین آنها ایجاد شود. این کار معمولاً با فشرده سازی ذرات با فشار دادن و حرارت دادن انجام می شود. سنگدانه ریزدانه به دست آمده از پرس بدون اینکه به ذوب برسد حرارت داده می شود. با افزایش دما، دامنه ارتعاشات حرارتی مولکول ها (اتم ها) در شبکه کریستالی افزایش می یابد. در نقاط تماس، مولکول های نوسانی دو ذره همسایه نزدیک شده و حتی مخلوط می شوند. نیروهای چسبندگی افزایش می یابد، ذرات به هم کشیده می شوند و تقریباً هیچ حفره و منافذی باقی نمی ماند، عیوب نقاط تماس ناپدید می شوند.

در برخی موارد، ذرات را می توان به یکدیگر چسب یا لحیم کرد. در این حالت، فرآیند باید به گونه‌ای انجام شود که لایه‌های چسب یا لحیم دارای نقصی نباشند.

یک پیشرفت اساسی در فرآیند آسیاب جامدات، بر اساس کاربرد عملی اثر Rehbinder، ثابت کرده است که برای بسیاری از صنایع بسیار مفید است. فرآیندهای آسیاب فناوری به طور قابل توجهی تسریع شده اند، در حالی که مصرف انرژی به طور قابل توجهی کاهش یافته است. سنگ زنی ریز انجام بسیاری از فرآیندهای تکنولوژیکی را در دماها و فشارهای کمتر ممکن می سازد. در نتیجه، مواد با کیفیت بالاتر به دست آمد: بتن، محصولات سرامیکی و فلز سرامیک، رنگ ها، توده های مدادی، رنگدانه ها، پرکننده ها و موارد دیگر. ماشینکاری فولادهای نسوز و مقاوم در برابر حرارت را تسهیل می کند.

روش اعمال اثر Rebinder را اینگونه توصیف می کند: «قطعات ساختمانی ساخته شده از بتن سیمانی را می توان با چسباندن با چسب ویبروکلوید سیمان به طور قابل اعتمادی در ساختاری یکپارچه ترکیب کرد... چنین چسبی مخلوطی از سیمان ریز آسیاب شده است (قسمتی) که می توان آن را با ماسه ریز آسیاب شده جایگزین کرد) با مقدار بسیار کمی آب و افزودن یک سورفکتانت. این مخلوط در حین اعمال بر روی سطوحی که قرار است به شکل یک لایه نازک چسبانده شوند، با لرزش شدید مایع می شود. هنگامی که چسب به سرعت سخت می شود، به قوی ترین نقطه در ساختار تبدیل می شود.

استفاده از ایده های آکادمیسین رهبیندر برای تسهیل فرآیند آسیاب جامدات از اهمیت عملی بالایی برخوردار است، به عنوان مثال، توسعه روشی برای کاهش مقاومت مواد معدنی به منظور افزایش راندمان حفاری در سنگ های سخت.

کاهش استحکام فلزات در اثر ذوب فلزات.رهبیندر در سال 1956 پدیده کاهش استحکام فلزات را در اثر ذوب فلزات کشف کرد. نشان داده شد که بیشترین کاهش انرژی سطحی یک جسم جامد (فلز) به تقریباً صفر را می توان توسط محیط های مذاب ایجاد کرد که از نظر ماهیت مولکولی به جسم جامد نزدیک هستند. بنابراین، استحکام کششی تک بلورهای روی با اعمال لایه ای از فلز قلع مایع به ضخامت ۱ میکرون یا کمتر بر روی سطح آنها ده برابر کاهش یافته است. اثرات مشابهی برای آلیاژهای نسوز و مقاوم در برابر حرارت تحت عمل فلزات مایع کم ذوب مشاهده می شود.

پدیده کشف شده برای بهبود روش های شکل دهی فلز بسیار مهم است. این فرآیند بدون استفاده از روغن کاری غیر ممکن است. برای مواد با فناوری جدید - آلیاژهای نسوز و مقاوم در برابر حرارت - پردازش به طور قابل توجهی با استفاده از روان کننده های فعال که لایه های سطحی نازک فلز را نرم می کند (که در واقع تحت تأثیر مقادیر کمی مذاب فلز رخ می دهد) تسهیل می شود. در این مورد، فلز، همانطور که بود، خود را روان می کند - تغییر شکل بیش از حد مضر که در طول پردازش رخ می دهد از بین می رود، که باعث به اصطلاح سخت شدن می شود - افزایش قدرت که در پردازش تداخل ایجاد می کند. امکانات جدیدی برای پردازش فلزات با فشار در دمای معمولی و بالا باز می شود: کیفیت محصولات بهبود می یابد، سایش ابزار پردازش کاهش می یابد و مصرف انرژی برای پردازش کاهش می یابد.

به جای تبدیل فلز گران قیمت به تراشه در فرآیند تولید یک محصول با برش، می توان از تغییر شکل پلاستیک استفاده کرد: عملیات فشار بدون اتلاف فلز. در عین حال، کیفیت محصولات نیز بهبود می یابد.

کاهش شدید استحکام لایه سطحی فلزات نقش بسزایی در بهبود عملکرد واحدهای اصطکاک دارد. مکانیزم کنترل سایش به طور خودکار ایجاد می شود: اگر بی نظمی های تصادفی روی سطوح مالش (خراش، خراش و غیره) وجود داشته باشد، فشار موضعی بالایی در مکان های دررفتگی آنها ایجاد می شود و باعث جریان سطحی فلزات می شود که به طور قابل توجهی توسط عمل تسهیل می شود. از مذاب های جذب شده (لایه سطحی خیس شده توسط فلز مذاب استحکام خود را از دست می دهد). سطوح اصطکاکی را می توان به راحتی آسیاب یا جلا داد. "روغن کاری" معرفی شده باعث "ساییدگی" تسریع بی نظمی ها می شود، سرعت دویدن در ماشین ها افزایش می یابد.

مذاب های ناخالصی فعال را می توان به عنوان اصلاح کننده فرآیند کریستالیزاسیون استفاده کرد. جذب شدن بر روی کریستال-هسته های فلز جدا شده، سرعت رشد آنها را کاهش می دهد. بنابراین، یک ساختار فلزی ریزدانه با استحکام بالاتر تشکیل می شود.

فرآیند "آموزش" فلز در یک محیط فعال سطحی توسعه یافته است. این فلز در معرض ضربه های سطحی دوره ای قرار می گیرد که منجر به تخریب نمی شود. به دلیل تسکین تغییر شکل های پلاستیکی در لایه های سطحی، فلز در حجم داخلی، همانطور که بود، "خمیر" می شود، شبکه کریستالی دانه ها پراکنده می شود. اگر چنین فرآیندی در دمایی نزدیک به دمای شروع تبلور مجدد فلزات انجام شود، یک ساختار ریز کریستالی با سختی بسیار بالاتر در یک محیط فعال سطحی تشکیل می‌شود. بله، و آسیاب فلزات در به دست آوردن پودر ریز بدون استفاده از مذاب های فعال سطحی کامل نمی شود. در آینده، محصولاتی از این پودر با پرس گرم (مطابق کامل با فرآیند تقویت مواد از پودرهایی که در بالا توضیح داده شد) به دست می آیند.

اثر REBINDER در پلیمرها. شیمی دان برجسته شوروی، آکادمیک پیوتر الکساندروویچ ریبیندر، اولین کسی بود که سعی کرد بر کار تخریب یک جسم جامد تأثیر بگذارد. این Rebinder بود که توانست بفهمد چگونه می توان این کار را انجام داد. در دهه 1920، او برای این منظور از مواد به اصطلاح فعال سطحی یا فعال جذب استفاده کرد که قادر است به طور موثری روی سطح حتی در غلظت های کم در محیط جذب شود و کشش سطحی جامدات را به شدت کاهش دهد. مولکول های این مواد به پیوندهای بین مولکولی در نوک ترک شکستگی در حال رشد حمله می کنند و با جذب شدن بر روی سطوح تازه تشکیل شده، آنها را ضعیف می کنند. با انتخاب مایعات ویژه و معرفی آنها به سطح یک جامد قابل تخریب، Rebinder به کاهش قابل توجهی در کار شکست در کشش دست یافت (شکل 1). شکل منحنی‌های قدرت کرنش یک بلور روی (صفحات با ضخامت حدود یک میلی‌متر) را در غیاب و حضور مایع فعال سطحی نشان می‌دهد. لحظه تخریب در هر دو مورد با فلش مشخص شده است. به وضوح مشاهده می شود که اگر نمونه به سادگی کشیده شود، با کشیدگی بیش از 600 درصد می شکند. اما اگر همین روش با استفاده از قلع مایع روی سطح آن انجام شود، تخریب فقط در طول 10٪ رخ می دهد. از آنجایی که کار تخریب ناحیه زیر منحنی تنش-کرنش است، به راحتی می توان دریافت که وجود مایع حتی نه چندین برابر، بلکه به ترتیب بزرگی کار را کاهش می دهد. این اثر بود که اثر Rehbinder یا کاهش جذب در استحکام مواد جامد نامیده شد.

عکس. 1. وابستگی تنش به تغییر شکل تک بلورهای روی در دمای 400 درجه سانتیگراد: 1 - در هوا. 2- در قلع ذوب شده

اثر Rehbinder یک پدیده جهانی است، در هنگام تخریب هر جامد از جمله پلیمرها مشاهده می شود. با این حال، ماهیت جسم ویژگی های خاص خود را در فرآیند تخریب وارد می کند و پلیمرها از این نظر مستثنی نیستند. لایه‌های پلیمری از مولکول‌های کل بزرگی تشکیل شده‌اند که توسط نیروهای واندروالس یا پیوندهای هیدروژنی در کنار هم نگه داشته می‌شوند که به‌طور محسوسی ضعیف‌تر از پیوندهای کووالانسی درون خود مولکول‌ها هستند. بنابراین، یک مولکول، حتی به عنوان عضوی از یک جمع، انزوا و کیفیت های فردی خاص را حفظ می کند. ویژگی اصلی پلیمرها ساختار زنجیره ای ماکرومولکول های آنهاست که انعطاف پذیری آنها را تضمین می کند. انعطاف پذیری مولکولی، به عنوان مثال توانایی آنها در تغییر شکل (به دلیل تغییر شکل زوایای پیوند و چرخش پیوندها) تحت تأثیر تنش مکانیکی خارجی و تعدادی از عوامل دیگر زیربنای تمام خصوصیات مشخصه پلیمرها است. اول از همه، توانایی ماکرومولکول ها برای جهت گیری متقابل. درست است، باید توجه داشت که دومی فقط برای پلیمرهای خطی اعمال می شود. تعداد زیادی از مواد وجود دارد که وزن مولکولی زیادی دارند (به عنوان مثال، پروتئین ها و سایر اشیاء بیولوژیکی)، اما کیفیت خاص پلیمرها را ندارند، زیرا فعل و انفعالات درون مولکولی قوی مانع از خم شدن درشت مولکول های آنها می شود. علاوه بر این، یک نماینده معمولی از پلیمرها - لاستیک طبیعی - که با کمک مواد خاص (فرآیند ولکانیزاسیون) "متقابل" می شود، می تواند به یک ماده جامد - آبنیت تبدیل شود که به هیچ وجه هیچ نشانه ای از خواص پلیمری را نشان نمی دهد.

در پلیمرها، اثر Rehbinder خود را به شیوه ای بسیار عجیب نشان می دهد. در یک مایع فعال جذب، ظاهر و توسعه یک سطح جدید نه تنها در هنگام تخریب، بلکه بسیار زودتر، حتی در فرآیند تغییر شکل پلیمر، که با جهت گیری ماکرومولکول ها همراه است، مشاهده می شود.

شکل 2. ظاهر نمونه های پلی اتیلن ترفتالات کشیده شده در هوا (a) و در یک محیط فعال جذب (n-پروپانول) (b).

استحکام فلز پلیمری مجدد

شکل 2 تصاویری از دو نمونه لاوسان را نشان می دهد که یکی از آنها در هوا کشیده شده و دیگری در یک مایع فعال جذب سطحی است. به وضوح مشاهده می شود که در حالت اول، یک گردن در نمونه ظاهر می شود. در حالت دوم، فیلم جمع نمی شود، بلکه سفید و مات می شود. علل سفید شدن مشاهده شده در بررسی میکروسکوپی مشخص می شود.

شکل 3. میکروگراف الکترونی یک نمونه پلی اتیلن ترفتالات تغییر شکل داده شده در n-پروپانول. (افزایش 1000)

به جای یک گردن شفاف یکپارچه، یک ساختار متخلخل فیبریلی منحصر به فرد در پلیمر تشکیل می شود که از توده های رشته ای از ماکرومولکول ها (فیبریل ها) جدا شده توسط ریزحفره ها (منافذ) تشکیل شده است. در این مورد، جهت گیری متقابل ماکرومولکول ها نه در یک گردن یکپارچه، بلکه در داخل فیبریل ها به دست می آید. از آنجایی که فیبریل ها در فضا از هم جدا شده اند، چنین ساختاری حاوی مقدار زیادی ریزحفره است که به شدت نور را پراکنده می کند و به پلیمر رنگ سفید شیری می دهد. منافذ با مایع پر می شوند، بنابراین ساختار ناهمگن حتی پس از حذف تنش تغییر شکل حفظ می شود. ساختار فیبریلار متخلخل در مناطق ویژه ایجاد می شود و با تغییر شکل پلیمر، حجم فزاینده ای را جذب می کند. تجزیه و تحلیل تصاویر میکروسکوپی این امکان را فراهم کرد که ویژگی های بازآرایی ساختاری در پلیمری که در معرض فرورفتگی قرار گرفته است مشخص شود (شکل 4).

شکل 4. نمایش شماتیک مراحل مجزای خراش پلیمری: I - شروع خراشها، II - رشد خراشها، III - گشاد شدن هوسها.

منشاء برخی نقص (ناهمگنی ساختاری)، که در سطح هر جامد واقعی به وفور وجود دارد، در کل مقطع پلیمر کشیده شده در جهت نرمال به محور تنش کششی رشد می کند و ثابت و بسیار کوچک را حفظ می کند (~1). میکرومتر) عرض. از این نظر، آنها مانند ترک های شکستگی واقعی هستند. اما وقتی شوق کل سطح مقطع پلیمر را "برش" می‌دهد، نمونه به بخش‌های جداگانه تجزیه نمی‌شود، بلکه یک کل واحد باقی می‌ماند. این به دلیل این واقعیت است که لبه های مخالف چنین نوع ترک توسط نازک ترین رشته های یک پلیمر جهت دار به هم متصل می شوند (شکل 3). اندازه (قطر) سازندهای فیبریلار و همچنین ریزحفره های جداکننده آنها 1-10 نانومتر است.

هنگامی که فیبریل های متصل کننده دیواره های متقابل کریزها به اندازه کافی طولانی شوند، فرآیند همجوشی آنها آغاز می شود (در این مورد، سطح سطح کاهش می یابد، شکل 5). به عبارت دیگر، پلیمر تحت یک انتقال ساختاری عجیب و غریب از یک ساختار شل به یک ساختار فشرده تر، متشکل از توده های متراکم از فیبرها، که در جهت محور کشش قرار دارند، می شود.

شکل 5. طرحی که فروپاشی ساختار پلیمری را نشان می دهد، که در مقادیر زیاد تغییر شکل در مایع فعال جذب، در مراحل مختلف کشش رخ می دهد.

روشی برای جداسازی مولکول ها با جذب از محلول وجود دارد که قادر به نفوذ به منافذ با اندازه معین هستند (اثر غربال مولکولی). از آنجایی که اندازه منافذ را می توان به راحتی با تغییر درجه کشش پلیمر در یک محیط فعال جذب (با استفاده از اثر Rehbinder) کنترل کرد، دستیابی به جذب انتخابی آسان است. توجه به این نکته ضروری است که جاذب های مورد استفاده در عمل معمولاً نوعی پودر یا گرانول هستند که برای پرکردن ظروف مختلف (مثلاً جاذب در همان ماسک گاز) استفاده می شود. با استفاده از اثر Rebinder، به راحتی می توان یک فیلم یا فیبر با تخلخل نانومتری به دست آورد. به عبارت دیگر، چشم انداز برای ایجاد یک ماده ساختاری با خواص مکانیکی بهینه و در عین حال یک جاذب مؤثر باز می شود.

با استفاده از اثر Rehbinder، به روشی ابتدایی (به سادگی با کشش یک لایه پلیمری در یک محیط فعال جذب سطحی)، می توان فیلم های پلیمری متخلخل را بر اساس تقریباً هر پلیمر مصنوعی ساخت. اندازه منافذ در چنین فیلم هایی را می توان با تغییر درجه تغییر شکل پلیمر به راحتی کنترل کرد که امکان ساخت غشاهای جداکننده را برای حل انواع مشکلات عملی فراهم می کند.

اثر Rehbinder در پلیمرها پتانسیل کاربرد زیادی دارد. اول، انواع جاذب های پلیمری، غشاهای جداکننده و محصولات پلیمری با برجستگی عرضی را می توان با کشیدن یک پلیمر در یک مایع فعال جذب سطحی به دست آورد، و ثانیاً، اثر Rehbinder یک روش پیوسته جهانی را برای شیمیدان-تکنولوژیست فراهم می کند. برای معرفی مواد افزودنی اصلاح کننده به پلیمرها.

لیست مواد استفاده شده

• 1. www.rfbr.ru/pics/28304ref/file.pdf
• 2. www.chem.msu.su/rus/teaching/colloid/4.html
• 3. http://femto.com.ua/articles/part_2/3339.html
• 4. دایره المعارف بزرگ شوروی. م.: دایره المعارف شوروی، 1975، ج 21.
• 5. http://him.1september.ru/2003/32/3.htm
• 6. http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00065/40400.htm
• 7. http://www.nanometer.ru/2009/09/07/rfbr_156711/PROP_FILE_files_1/rffi4.pdf
• 8. http://ru.wikipedia.org/wiki/Rebinder_Effect