Введение к работе
Актуальность темы. Коллоидные системи естественного и искусственного происхождения широко распространены в природе и активно используются в технологических процессах. Возможность практического применения коллоидов во многом определяется их агрегативной устойчивостью. Агрегирование дисперсных частиц приводит к значительному изменению механических и физико-химических свойств системы. В связи с этим большое прикладное значение имеют исследования, направленные на изучение условий образования и свойств расслоившихся коллоидов, а также характеристик образующихся агрегатов.
Агрегативное расслоение коллоидов напоминает в основных чертах фазовые перехода в молекулярных системах. Однако исследования процессов такого типа в коллоидах осложнено физико-химическими особенностями их гяікроскопичоской структуры. В целом проблема описания фазового расслоения коллоидов находится на стыке статистической физики и физической химии и представляет несомненный общенаучный чнтерес.
Трудности теоретического анализа фазового расслоения усугубляются для ферроколлоидов, которые представляют собой устойчивые 1.'\шеси частиц ферромагнитных материалов в жидких носителях. Способность ферроколлоидов ошутимо взаимодействовать с магнитным полем в сочетании с высокой текучестью обуславливает их широкое применение в приборе- и машиностроении, медицине. Результаты работы, позволяющие в определенной степени прогнозировать особенности поведения ферроколлоидов в разнообразных технологических устройствах, являются поэтому весьма актуальными и в чисто прикладном отношении.
Работа выполнена в рамках госбвджетной тематики кафедры математической физики Уэльского государственного университета им. A.M. Горького (# г.р. 01860045507) я в соответствии с Постановлением ШИТ СССР Si 485 от 14.II. 1986 г.
Целью работы явилось:
-
Построение статистической теории ферроколлоидов, описывающей их термодинамические свойства с учетом межчастичных взаимодействий и подидисперсности частиц.
-
Исследование процессов кинетики фазового расслоения в коллоидных системах, для которых несущественны коллективные ион-
электростатические взаимодействия.
3. Обобщение кинетической теории на процессы расслоения
феррокоялойдов в отсутствие магнитного поля.
Научная новизна работы заключается в решении следующих задач физической химии и статистической физики коллоидов:
обобщена классическая термодинамическая теория возмущений для вычисления конфигурационного интеграла системы магнитных частиц во внешнем магнитном поле;
в рамках теории возмущений .исследовано влияние диполь-диполь-ного взаимодействия л поладисперсности частиц на магнитосгатл-ческие свойства ферроколлоида;
впервые исследовано влияние межчастичного взаимодействия на процессы градиентной диффузии частиц в концентрированном ферронодлоиде;
впервые построена теория эволюционного процесса фазового расслоения ферроколлоида в отсутствие магнитного поля;
разработан метод получения асимптотического аналитического решения для плотности распределения капельных агрегатов по размерам на этапе образования основной массы новой фазы.
Практическая ценность. Результаты проведенных исследований могут быть использованы для оценок параметрической области агрегагивной устойчивости используемых в технологических процессах феррокоялойдов и позволяют предсказывать свойства ферро-колломдев, в которых происходят процессы фазового расолоения.
Выводы работы позволяют также заключить о принципиальной возможности эффективного физико-химического воздействия на поведение феррокоялойдов.
На защиту выносятся;
-
Построение статистической модели ферроколлоида, основанной на термодинамической теории возмущений.
-
Исследование в рамках теории возмущений влияния межчастичного взаимодействия и поладисперсности частиц на магнитостати-ческие свойства ферроколлоида.
-
Исследование процессов градиентной броуновской диффузии феррочастиц в концентрированных ферроколлоидах.
-
Построение эволюционной кинетической теории, описывающей развигле процесса гомогенного фазового расслоения ферроколлоида в отсутствие магнитного поля. ,
Апробация работы. Основные результата диссертации докладывались а обсуждались на ТУ Совещании по физике магнитных жидкостей (Душанбе, IS88), ХУІІІ Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (Калинин, 1988), II Всесоюзном совещании "Метастабильшю фазовії о состояния - теплофизические свойства и кинетика релаксации" (Свердловск, IS89), У Международной конференции по магнитным жидкостям (Рига, СССР, 1989), Всесоюзном семинаре по электроповерхностным явлениям и мембраннім процессам (Киев, 1289), Всесоюзном семинаре по физико-химии поверхностных явлений и дисперсних систем (Ленинград, 1989), I Международной конференции по жидкому состоянию (Лион, Франция, 1990), на семинарах кафедры математической физики УрГУ и теоретического отдела ШСС УрО АН СССР.
Основные положения диссертации опубликованы в 10 печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, примечания, четырех приложений и списка цитированной литературы ( 148 наименований). Общий объем работы 148 страниц, в том числе 31 рисунок и 3 таблицы.