Введение к работе
Актуальность работы. Явление смачивания лежит в основе меха-змов, определяюдих равновесие и кинетику жидкостей в дисперсных'; терогенных средах, широко распространенных во многих природних и хнологических процессах. В настоящее время в области его исследо-ния накоплен значительный теоретический и экспериментальный мате-ал. Однако большую его часть составляют исследования, построен-:е на использовании макрохарактеристик системи (краевой угол смачи-ния, поверхностное натяжение и др. ). Подобный подход, обладая ;дом достоинств, все «е не универсален, так как не объясняет неко->рые наблюдаемые на практике явления, например, анімальную темпе-ітурную чувствительность краевого угла или некоторые особенности ведения жидкости в капилляре. Причина подобных отклонений заключна и свсЯстзах и структуре меяфазной границы жидкость-твердое іло-газ. Ее реальное строение значительно отличается от упрошенной шретической схемы, на основании которой вводятся понятия макро-ірактеристик.
Для меяфаэноЯ границы создано несколько теоретических моделей, )торые объясняют наблюдаемые отклонения, но всем им требуется сспериментальная поддержка как для их уточнения, так и для опреде-зния ряда эмпирических коэффициентов.
Из-за экспериментальных трудностей комплексное изучение зойств мелфазной границы до сих пор не проводилось. Такое положо-іе дел с одно!! стороны, препятствует дальнейшему развитию теорети-зских исследс заний, а с другой стороны, тормозит выполнение многих рихладных задач.
Особый интерво. в этом плане представляет система с неполны.! .«ачиванием, так как в ней влияние свойств меячЬазной границы на акро..араметры наиболее выражено и так как подобная сис/ема широка аспространена в промышленности.
Цели работы. Исследование физико-химических свойств трехфаэ-ой границы у систем с неполным смачиванием ; определение влияния, казываемого ими на кинетику смачивания (растекание! ; уточнение и егалнзация существующих теоретических представлений о виде, свойст-ах и структуре межфазной границы.
Научная новизна:
1. Получен детальный геометрчческий вид межфазной границы
для системы капля - подложка - газ. Определены реологические и
топологические свойства существующей здесь пленки (получившей в
литературе название прекурсионной пленки - П II ).
Прослежена кинетика формирования П П Найдено соответствие между изменениями макропараметров калли (радиусом, краевым угло* и др.) и основными этапами эволюции П П На начальной стадии рас текания для полярных жидкостей обнаружена пространственная осцш ляция толщины П П.
2. С позиций теории устойчивости лиофобных коллоидов (теорі
ДЛФО) проведен анализ полученного в эксперименте геометрической
вида П П у капли в равновесии. Для полярных жидкостей обнаружеі
хорошее качественное согласие с теорией. Используя это обстоятеі
ство, оценены параметры модельной изотермы расклинивающего давл<
ния (линейная апроксимация).
На этой основе решена задача о форме П П у растекающейся капли. Решение предсказывает осцилляцию толщины пленки, подоби; зарегистрированной в эксперименте. Получено аналитическое вьгражі ниє для критерия,управляющего видом пленки (волнистая или гладк;
3. Разработана оптическая модель поверхности в виде много
слойной отражающей системы, которая успешно применена в эллипсо
метрических исследованиях оптических стекол и их внешних, плено
ных покрытий.
Практическая ценность. Создан комплекс экспериментальных установок по изучению кинетики межфазных взаимодействий и опрзд лений свойств и структуры межфазной границы. Полученные с его помощью результаты могут быть использованы как для определения некоторых теплофизических свойств веществ, так и для проведения широких исследований по изучению поверхностных взаимодействий жидкое-твердое. Отработана методика исследований.
Автор защищает:
I. Комплекс экспериментальных установок и методику исследо ваши для изучения межфазных взаимодействий в системе жидкость-тзердое тело-газ. Комплекс включает экспериментальную установку изучения кинетики роста тонких пленок в вакууме, установку для
_ 4 -
)учения кинетики растекания капель и установку для эллипсометрн-5ского исследования тонких пленок, укомплектованную расчетной рогр&ммой.
2. Результаты исследования структуры и свойств трехфазной
раницы в статике и динамике, выявившие у П.П для полярных жид-
остей следующие особенности: ступенчатый, полислонный пид пленки;
сцилляцию толщины П П , обнаруживаемую при высоких скопостях
астекания ; установленную для всех исследованных жидкостей взаимо-
вязь между основнілли этапами эволюции ЯП и процессом растекания
алли в целом»
-
Результаты анализа полученного в экспериментах профиля іленки, выполняемого с позиции теории ДОЮ, а также проведенное : этих же позиций решение задачи о виде пленки у растекающейся :апли для систем с неполным смачиванием, подтверждайте данные іксііерй»с:іта.
-
Разработанную оптическую модель поверхности « чипе много-їлойной отражащей системы, использование которой оказалось удоб-іьг.і для эллипсомстричоскэго исследования поверхности стекла и его энеиних пленочных покрытий.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидро-газодинамики"(Новосибирск,1991), на Международной пколе семинаре "Кинетическая теория процессов переноса при испарении и конденсации" (Минск,1991» на школе семккаре "Спектроскопические методы анализа поверхности аморфных; металлов и сплазов (Челябинск, 1990).
ПубликаТции. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глаз, заключения и приложения. Работа шложен* на(Кстанина* в том числе Ю1 основного текста, 26 рисунков. Список литературы содержит ііо наименования.
