hjem » Primærklasser

Teknologiske prosesser der rebindereffekten brukes. Ytre og indre effekter av rebinderen. Eksempler på Rebinder-effekten

Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

Lagt ut på http://www.allbest.ru/

Statens utdanningsinstitusjon for høyere profesjonsutdanning "Kazan State Technological University"

Institutt for fysikalsk og kolloidkjemi

REBINDER EFFEKT

Fullført av: student gr. 5271-1

Bobrovnik S.A.

Krysset av:

Tretyakova A.Ya.

Kazan 2010

REBINDER Petr Aleksandrovich (03.X.1898-12.VII.1972), sovjetisk fysikalsk kjemiker, akademiker ved USSR Academy of Sciences siden 1946 (tilsvarende medlem siden 1933), født i St. Petersburg. Uteksaminert fra fakultetet for fysikk og matematikk ved Moskva universitet (1924). I 1922-1932 jobbet ved Institute of Physics and Biophysics ved USSR Academy of Sciences og samtidig (i 1923-1941) ved Moscow State Pedagogical Institute oppkalt etter. K. Liebknecht (fra 1923 - professor), fra 1935 - leder for avdelingen for disperse systemer ved Colloid-Electrochemical Institute (fra 1945 - Institute of Physical Chemistry) ved USSR Academy of Sciences, fra 1942 - leder av avdelingen for kolloidkjemi ved Moskva-universitetet.

Rehbinders verk er viet den fysiske kjemien til disperse systemer og overflatefenomener. I 1928 oppdaget forskeren fenomenet med en reduksjon i styrken til faste stoffer på grunn av den reversible fysisk-kjemiske påvirkningen fra miljøet på dem (Rehbinder-effekten) og på 1930-1940-tallet. utviklet måter å lette behandlingen av svært harde og vanskelige å kutte materialer.

Han oppdaget den elektrokapillære effekten av plastisering av metall-enkeltkrystaller under prosessen med kryp under polariseringen av overflaten deres i elektrolyttløsninger, studerte egenskapene til vandige løsninger av overflateaktive stoffer, påvirkningen av adsorpsjonslag på egenskapene til dispergeringssystemer, identifisert (1935) -1940) hovedprinsippene for dannelse og stabilisering av skum og emulsjoner, samt prosessen med fasereversering i emulsjoner.

Forskeren fant at rengjøringshandlingen inkluderer et komplekst sett med kolloidale kjemiske prosesser. Rebinder studerte prosessene for dannelse og struktur av miceller av overflateaktive stoffer, utviklet ideer om en termodynamisk stabil micelle av såper med en lyofobisk indre kjerne i et lyofilt miljø. Forskeren valgte og begrunnet de optimale parameterne for å karakterisere de reologiske egenskapene til disperse systemer og foreslåtte metoder for deres bestemmelse.

I 1956 oppdaget forskeren fenomenet adsorpsjonsreduksjon i styrken til metaller under påvirkning av metallsmelter. På 1950-tallet Forskere opprettet et nytt vitenskapsfelt - fysisk og kjemisk mekanikk. Som Rehbinder selv skrev: «Den fysisk-kjemiske mekanikkens ultimate oppgave er å utvikle det vitenskapelige grunnlaget for å oppnå faste stoffer og systemer med gitte strukturer og mekaniske egenskaper. Følgelig inkluderer oppgaven til dette området å lage en optimalt målrettet teknologi for produksjon og prosessering av i det vesentlige alle bygnings- og konstruksjonsmaterialer av moderne teknologi - betong, metaller og legeringer, spesielt varmebestandige, keramikk og metallkeramikk, gummi. , plast, smøremidler.»

Siden 1958 har Rebinder vært formann for Scientific Council of the USSR Academy of Sciences om problemer med fysisk og kjemisk mekanikk og kolloidkjemi, deretter (siden 1967) formann for USSR National Committee under International Committee on Surfactants. Fra 1968 til 1972 var han sjefredaktør for Colloid Journal. Forskeren ble tildelt to Leninordener, hadde tittelen Hero of Socialist Labour (1968), vinner av USSR State Prize (1942).

Rehbinder-effekten, effekten av adsorpsjon som reduserer styrken til faste stoffer, letter deformasjonen og ødeleggelsen av faste stoffer på grunn av den reversible fysisk-kjemiske påvirkningen fra miljøet. Oppdaget av P. A. Rebinder (1928) mens han studerte de mekaniske egenskapene til kalsitt- og bergsaltkrystaller. Mulig når et fast legeme i stresset tilstand kommer i kontakt med et flytende (eller gass) adsorpsjonsaktivt medium. Rebinder-effekten er veldig universell - den observeres i faste metaller, ioniske, kovalente og molekylære mono- og polykrystallinske faste stoffer, glass og polymerer, delvis krystalliserte og amorfe, porøse og faste. Hovedbetingelsen for manifestasjonen av Rehbinder-effekten er den relaterte naturen til kontaktfasene (fast kropp og medium) i kjemisk sammensetning og struktur. Formen og graden av manifestasjon av effekten avhenger av intensiteten av interatomiske (intermolekylære) interaksjoner av kontaktfaser, størrelsen og typen av spenning (strekkspenning er nødvendig), tøyningshastighet og temperatur. En betydelig rolle spilles av kroppens faktiske struktur - tilstedeværelsen av dislokasjoner, sprekker, fremmede inneslutninger, etc. En karakteristisk form for manifestasjon av Rehbinder-effekten er et gjentatt fall i styrke, en økning i skjørheten til den faste kroppen , og en reduksjon i holdbarheten. En sinkplate dynket i kvikksølv bøyer seg altså ikke under belastning, men går sprø. En annen form for manifestasjon er mediets mykgjørende effekt på faste materialer, for eksempel vann på gips, organiske overflateaktive stoffer på metaller osv. Den termodynamiske Rebinder-effekten er forårsaket av en nedgang i arbeidet med å danne en ny overflate under deformasjon som et resultat av en reduksjon i den frie overflateenergien til et fast stoff under påvirkning av miljøet. Den molekylære naturen til effekten er å lette brudd og omorganisering av intermolekylære (interatomiske, ioniske) bindinger i et fast stoff i nærvær av adsorpsjonsaktive og samtidig tilstrekkelig mobile fremmede molekyler (atomer, ioner).

De viktigste tekniske anvendelsesområdene er tilrettelegging og forbedring av mekanisk bearbeiding av ulike (spesielt svært harde og vanskelige å bearbeide) materialer, regulering av friksjons- og slitasjeprosesser ved bruk av smøremidler, effektiv fremskaffelse av knuste (pulveriserte) materialer, fremskaffelse av faste stoffer og materialer med en gitt dispergert struktur og den nødvendige kombinasjonen av mekaniske og andre egenskaper ved disaggregering og påfølgende komprimering uten indre påkjenninger. Et adsorpsjonsaktivt miljø kan også forårsake betydelig skade, for eksempel redusere styrken og holdbarheten til maskindeler og materialer under driftsforhold. Eliminering av faktorer som bidrar til manifestasjonen av Rebinder-effekten i disse tilfellene gjør det mulig å beskytte materialer mot uønskede miljøpåvirkninger.

Selv de sterkeste kroppene har et stort antall defekter, som svekker deres motstand mot belastning og gjør dem mindre sterke sammenlignet med hva teorien forutsier. Under den mekaniske ødeleggelsen av et solid legeme begynner prosessen fra stedet der mikrodefektene er lokalisert. En økning i belastningen fører til utvikling av mikrosprekker på defektstedet. Fjerning av belastningen fører imidlertid til gjenoppretting av den opprinnelige strukturen: bredden på mikrosprekken er ofte utilstrekkelig til å fullstendig overvinne kreftene til intermolekylær (interatomisk) interaksjon. Redusering av belastningen fører til "krymping" av mikrosprekken, kreftene til intermolekylær interaksjon gjenopprettes nesten fullstendig, og sprekken forsvinner. Poenget er også at dannelsen av en sprekk er dannelsen av en ny overflate av et fast legeme, og en slik prosess krever energiforbruk lik overflatespenningsenergien multiplisert med arealet til denne overflaten. Redusering av belastningen fører til "krymping" av sprekker, siden systemet har en tendens til å redusere energien som er lagret i det. Derfor, for å lykkes med å ødelegge et fast stoff, er det nødvendig å belegge den resulterende overflaten med et spesielt stoff kalt et overflateaktivt middel, som vil redusere arbeidet med å overvinne molekylære krefter når du danner en ny overflate. Overflateaktive stoffer trenger inn i mikrosprekker, dekker overflatene deres med et lag bare ett molekyl tykt (som gjør det mulig å bruke svært små mengder tilsetningsstoffer av disse stoffene), forhindrer "kollaps"-prosessen, og forhindrer gjenopptakelse av molekylær interaksjon.

Overflateaktive stoffer letter under visse forhold sliping av faste stoffer. Svært fin (ned til størrelsen på kolloidale partikler) oppmaling av faste stoffer er generelt umulig å oppnå uten tilsetning av overflateaktive stoffer.

Nå gjenstår det å huske at ødeleggelsen av en solid kropp (dvs. dannelsen av nye mikrosprekker) begynner nøyaktig fra stedet der defekten i strukturen til denne kroppen er lokalisert. I tillegg adsorberes det tilsatte overflateaktive stoffet hovedsakelig på defektestedene - og letter adsorpsjonen på veggene til fremtidige mikrosprekker. La oss sitere ordene til akademiker Rebinder: «Separasjonen av en del skjer nettopp ved disse svake punktene [plassering av defekter], og følgelig inneholder de små partiklene i kroppen som dannes under sliping ikke lenger disse farligste defektene. For å være mer presis, blir sannsynligheten for å møte et farlig svakt punkt mindre, jo mindre størrelsen er.

Hvis vi ved å male et ekte fast legeme av noen art når partikler hvis dimensjoner er omtrent de samme som avstandene mellom de farligste defektene, vil slike partikler nesten helt sikkert ikke inneholde farlige strukturelle defekter, de vil bli mye sterkere enn store prøver av samme kroppen selv. Følgelig trenger man bare å knuse et fast stoff i små nok biter, og disse bitene av samme natur, den samme sammensetningen vil være de mest holdbare, nesten ideelt sterke."

Deretter må disse homogene, defektfrie partiklene kombineres, en solid (høystyrke) kropp av nødvendig størrelse og form må lages av dem, partiklene må tvinges til å pakkes tett og forenes veldig fast med hverandre. Den resulterende maskinen eller bygningsdelen må være mye sterkere enn originalmaterialet før sliping. Naturligvis er den ikke så sterk som en separat partikkel, siden nye defekter vil dukke opp ved fusjonspunktene. Imidlertid, hvis prosessen med å kombinere partikler utføres dyktig, vil styrken til det originale materialet bli overgått. Dette krever at små partikler pakkes spesielt tett slik at intermolekylære interaksjonskrefter oppstår mellom dem igjen. Vanligvis gjøres dette ved å komprimere partikler ved pressing og oppvarming. Det finkornede tilslaget som oppnås ved pressing varmes opp uten å bringe det til smelting. Når temperaturen øker, øker amplituden til termiske vibrasjoner av molekyler (atomer) i krystallgitteret. Ved kontaktpunkter kommer de vibrerende molekylene til to nabopartikler nærmere og til og med blandes. Adhesjonskreftene øker, partiklene trekkes sammen, og etterlater praktisk talt ingen tomrom eller porer, og defekter ved kontaktpunktene forsvinner.

I noen tilfeller kan partiklene limes eller loddes til hverandre. I dette tilfellet må prosessen utføres på en slik måte at lagene av lim eller loddemidler ikke inneholder defekter.

En radikal forbedring i prosessen med å male faste stoffer, basert på den praktiske anvendelsen av Rehbinder-effekten, har vist seg å være svært nyttig for mange industrier. De teknologiske prosessene med sliping har akselerert betydelig, mens energiforbruket har gått merkbart ned. Finsliping har gjort det mulig å utføre mange teknologiske prosesser ved lavere temperaturer og trykk. Som et resultat ble materialer av høyere kvalitet oppnådd: betong, keramiske og metall-keramiske produkter, fargestoffer, blyantmasser, pigmenter, fyllstoffer og mye mer. Mekanisk bearbeiding av ildfast og varmebestandig stål forenkles.

Slik beskriver han selv metoden for å påføre Rehbinder-effekten: «Bygningsdeler av sementbetong kan på en pålitelig måte kombineres til en monolittisk struktur ved å lime med sement vibrokolloidal lim... Slik lim er en blanding av finmalt sement (del av som kan erstattes med finmalt sand) med en ekstremt liten mengde vann og tilsetning av et overflateaktivt middel. Blandingen blir flytende ved ekstreme vibrasjoner under påføring på de limte overflatene i form av et tynt lag. Etter rask herding blir limlaget det sterkeste punktet i strukturen."

Bruken av akademiker Rehbinders ideer om å lette prosessen med å slipe fast stoff er av stor praktisk betydning, for eksempel for å utvikle en metode for å redusere styrken til mineraler for å øke effektiviteten ved boring i harde bergarter.

Reduksjon av styrken til metaller under påvirkning av metallsmelter. I 1956 oppdaget Rehbinder fenomenet med en reduksjon i styrken til metaller under påvirkning av metallsmelter. Det har vist seg at den største reduksjonen i overflateenergien til et fast stoff (metall) til nesten null kan være forårsaket av smeltede medier som er nær faststoffet i molekylær natur. Således ble strekkstyrken til sink-enkeltkrystaller redusert titalls ganger ved å påføre et lag av flytende tinnmetall 1 mikron eller mindre tykt på overflaten. Lignende effekter for ildfaste og varmebestandige legeringer observeres under påvirkning av flytende lavtsmeltende metaller.

Det oppdagede fenomenet viste seg å være svært viktig for å forbedre metoder for metallforming. Denne prosessen er umulig uten bruk av smøremiddel. For materialer med ny teknologi - ildfaste og varmebestandige legeringer - blir behandlingen spesielt betydelig lettere ved bruk av aktive smøremidler som myker opp tynne overflatelag av metallet (som faktisk oppstår under påvirkning av små mengder metallsmelter). I dette tilfellet ser metallet ut til å smøre seg selv - den skadelige overflødige deformasjonen som oppstår under behandlingen, som forårsaker den såkalte herdingen - en økning i styrke som forstyrrer behandlingen, elimineres. Nye muligheter for bearbeiding av metaller ved trykk ved normale og høye temperaturer åpner seg: Kvaliteten på produktene øker, slitasjen på bearbeidingsverktøyet og energiforbruket til bearbeiding reduseres.

I stedet for å konvertere dyrt metall til flis under prosessen med å produsere et produkt ved å kutte, kan du bruke en plastisk formendring: trykkbehandling uten tap av metall. Samtidig øker også kvaliteten på produktene.

En kraftig reduksjon i styrken til overflatelaget av metaller spiller en betydelig rolle i å forbedre ytelsen til friksjonsenheter. En automatisk fungerende slitasjekontrollmekanisme oppstår: hvis det er tilfeldige uregelmessigheter på gnidningsflatene (grader, riper, etc.), utvikles høyt lokalt trykk på stedene for deres dislokasjon, noe som forårsaker overflatestrøm av metaller, betydelig lettere under påvirkning av adsorbert smelter (smeltevåt overflatelagmetall mister styrke). Gniflater kan enkelt slipes eller poleres. Den innførte "smøringen" forårsaker akselerert "slitasje" av uregelmessighetene, og hastigheten på innkjøring (innkjøring) av maskinene øker.

Aktive urenhetssmelter kan brukes som modifikatorer av krystalliseringsprosessen. Adsorbert på frøkrystallene til det frigjorte metallet reduserer de veksthastigheten. Dermed dannes en finkornet metallstruktur med høyere styrke.

Det er utviklet en prosess for å "trene" metall i et overflateaktivt medium. Metallet utsettes for periodiske overflatepåvirkninger som ikke fører til ødeleggelse. På grunn av lettelsen av plastiske deformasjoner i overflatelagene, ser det ut til at metallet i det indre volumet "elter", og krystallgitteret av korn er spredt. Hvis en slik prosess utføres ved en temperatur nær den temperaturen metallet begynner å rekrystallisere ved, dannes en finkrystallinsk struktur med mye høyere hardhet i et overflateaktivt medium. Og sliping av metaller for å oppnå fint pulver kan ikke oppnås uten bruk av overflateaktive smelter. Deretter produseres produkter fra dette pulveret ved varmpressing (i full overensstemmelse med prosessen med herding av materialer fra pulver beskrevet ovenfor).

REBINDER EFFEKT I POLYMERER. Den fremragende sovjetiske fysikalske kjemikeren akademiker Pyotr Aleksandrovich Rebinder var den første som prøvde å påvirke arbeidet med å ødelegge et fast stoff. Det var Rebinder som klarte å forstå hvordan dette kunne gjøres. Tilbake på 20-tallet av forrige århundre brukte han til dette formål de såkalte overflateaktive, eller adsorpsjonsaktive, stoffene, som er i stand til å effektivt adsorbere på overflaten selv ved lave konsentrasjoner i miljøet og redusere overflaten kraftig. spenning av faste stoffer. Molekyler av disse stoffene angriper intermolekylære bindinger på spissen av en voksende sprekk og, adsorbert på nydannede overflater, svekker dem. Ved å velge spesielle væsker og introdusere dem på overflaten av et destruktivt fast stoff, oppnådde Rebinder en slående reduksjon i arbeidet med brudd under spenning (fig. 1). Figuren viser spennings-tøyningskurvene til en sink-enkeltkrystall (en plate som er omtrent en millimeter tykk) i fravær og nærvær av en overflateaktiv væske. Ødeleggelsesøyeblikket i begge tilfeller er markert med piler. Det sees tydelig at hvis man bare strekker prøven, brekker den ved mer enn 600 % forlengelse. Men hvis den samme prosedyren utføres ved å påføre flytende tinn på overflaten, skjer ødeleggelse ved bare ~10 % forlengelse. Siden destruksjonsarbeidet er området under spennings-tøyningskurven, er det lett å se at tilstedeværelsen av væske reduserer arbeidet ikke engang med tider, men med størrelsesordener. Det var denne effekten som ble kalt Rehbinder-effekten, eller adsorpsjonsreduksjon i faste stoffers styrke.

Figur 1. Avhengighet av spenning på deformasjon av sink-enkeltkrystaller ved 400°C: 1 - nog i luften; 2 -- i smeltet tinn

Rehbinder-effekten er et universelt fenomen; det observeres under ødeleggelse av faste stoffer, inkludert polymerer. Imidlertid introduserer objektets natur sine egne egenskaper i destruksjonsprosessen, og polymerer er intet unntak i denne forstand. Polymerfilmer består av store, hele molekyler holdt sammen av van der Waals-krefter, eller hydrogenbindinger, som er merkbart svakere enn de kovalente bindingene i selve molekylene. Derfor beholder et molekyl, selv om det er medlem av et kollektiv, en viss isolasjon og individuelle egenskaper. Hovedtrekket til polymerer er kjedestrukturen til makromolekylene deres, noe som sikrer deres fleksibilitet. Fleksibilitet av molekyler, dvs. deres evne til å endre form (på grunn av deformasjon av bindingsvinkler og rotasjoner av lenker) under påvirkning av ytre mekanisk spenning og en rekke andre faktorer ligger til grunn for alle de karakteristiske egenskapene til polymerer. Først av alt, evnen til makromolekyler til gjensidig å orientere seg. Det må imidlertid bemerkes at sistnevnte kun gjelder lineære polymerer. Det er et stort antall stoffer som har høy molekylvekt (for eksempel proteiner og andre biologiske gjenstander), men som ikke har de spesifikke egenskapene til polymerer, siden sterke intramolekylære interaksjoner hindrer makromolekylene deres i å bøye seg. Dessuten kan en typisk representant for polymerer - naturgummi - som er "tverrbundet" ved hjelp av spesielle stoffer (vulkaniseringsprosess), bli til et fast stoff - ebonitt, som ikke viser noen tegn på polymeregenskaper i det hele tatt.

I polymerer manifesterer Rehbinder-effekten seg på en helt unik måte. I en adsorpsjonsaktiv væske observeres fremveksten og utviklingen av en ny overflate ikke bare under ødeleggelse, men mye tidligere - selv under prosessen med polymerdeformasjon, som er ledsaget av orienteringen av makromolekyler.

Fig.2. Utseende av polyetylentereftalatprøver strukket i luft (a) og i et adsorpsjonsaktivt medium ( n-propanol) (b).

rebinder polymer metallstyrke

Figur 2 viser bilder av to lavsanprøver, hvorav den ene ble strukket i luft, og den andre i en adsorpsjonsaktiv væske. Det ses tydelig at i det første tilfellet dukker det opp en hals i prøven. I det andre tilfellet smalner ikke filmen, men blir melkehvit og ikke gjennomsiktig. Årsakene til den observerte blekingen blir tydelig ved mikroskopisk undersøkelse.

Fig.3. Elektronmikrofotografi av en polyetylentereftalatprøve, deformertnogo i n-propanol. (Zoom 1000)

I stedet for en monolittisk gjennomsiktig hals, dannes en unik fibrillær-porøs struktur i polymeren, bestående av trådlignende aggregater av makromolekyler (fibriller) adskilt av mikrohulrom (porer). I dette tilfellet oppnås den gjensidige orienteringen av makromolekyler ikke i en monolittisk nakke, men inne i fibrillene. Siden fibrillene er separert i rommet, inneholder en slik struktur et stort antall mikrohulrom, som intenst sprer lys og gir polymeren en melkehvit farge. Porene er fylt med væske, slik at den heterogene strukturen opprettholdes selv etter at deformasjonsspenningen er fjernet. Den fibrillære porøse strukturen vises i spesielle soner, og ettersom polymeren deformeres, fanger den opp et økende volum. Analyse av mikroskopiske bilder gjorde det mulig å etablere trekk ved strukturelle omorganiseringer i polymeren som ble utsatt for krakelering (fig. 4).

Fig.4. Skjematisk representasjon av de individuelle stadiene av polymercrazing: I - initiering av crazes, II - vekst av crazes, III - utvidelse av crazes.

Etter å ha sin opprinnelse på en defekt (strukturinhomogenitet), som er rikelig på overflaten av ethvert ekte fast stoff, vokser crazes gjennom hele tverrsnittet av den strakte polymeren i retningen normalt til strekkspenningsaksen, og opprettholder en konstant og veldig liten ( ~1 μm) bredde. I denne forstand ligner de på ekte bruddsprekker. Men når manien "skjærer" hele tverrsnittet av polymeren, brytes ikke prøven opp i separate deler, men forblir en enkelt helhet. Dette skyldes det faktum at de motsatte kantene av en slik særegen sprekk er forbundet med de tynneste trådene av orientert polymer (fig. 3). Dimensjonene (diametrene) til fibrillære formasjoner, så vel som mikrohulrommene som skiller dem, er 1–10 nm.

Når fibrillene som forbinder de motsatte veggene til crazes blir lange nok, begynner prosessen med deres fusjon (i dette tilfellet reduseres overflatearealet, fig. 5). Med andre ord, polymeren gjennomgår en særegen strukturell overgang fra en løs struktur til en mer kompakt, bestående av tettpakkede aggregater av fibriller, som er orientert i retning av strekkaksen.

Fig.5. Diagram som illustrerer sammenbruddet av polymerstrukturen, som skjer ved store verdier av deformasjon i en adsorpsjonsaktiv væske, på ulike stadier av strekking

Det er en metode for å separere molekyler ved adsorpsjon fra løsning av de som er i stand til å trenge inn i porer av en gitt størrelse (molekylær sikteffekt). Siden porestørrelsen enkelt kan justeres ved å endre graden av polymerforlengelse i det adsorpsjonsaktive mediet (ved hjelp av Rebinder-effekten), er selektiv adsorpsjon lett å oppnå. Det er viktig å merke seg at adsorbentene som brukes i praksis vanligvis er et slags pulver eller granulat som er fylt med ulike typer beholdere (for eksempel sorbenten i samme gassmaske). Ved å bruke Rehbinder-effekten er det enkelt å få en film eller fiber med gjennom nanometrisk porøsitet. Prospektet åpner med andre ord for å lage et strukturmateriale som har optimale mekaniske egenskaper og samtidig er en effektiv sorbent.

Ved å bruke Rehbinder-effekten på en elementær måte (ved ganske enkelt å strekke en polymerfilm i et adsorpsjonsaktivt medium), er det mulig å lage porøse polymerfilmer basert på nesten alle syntetiske polymerer. Porestørrelsene i slike filmer kan enkelt justeres ved å endre graden av deformasjon av polymeren, noe som gjør det mulig å produsere separasjonsmembraner for å løse en lang rekke praktiske problemer.

Rehbinder-effekten i polymerer har stort påført potensial. For det første, ved ganske enkelt å ekstrahere en polymer i en adsorpsjonsaktiv væske, er det mulig å oppnå en rekke polymersorbenter, separasjonsmembraner og polymerprodukter med tverrrelieff, og for det andre gir Rehbinder-effekten prosesskjemikeren en universell, kontinuerlig metode for å introdusere modifiserende tilsetningsstoffer i polymerer.

Liste over brukte materialer

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. Stor sovjetisk leksikon. M.: Soviet Encyclopedia, 1975, bind 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

Skrevet på Allbest.ru

Lignende dokumenter

    Bestemmelse av innholdet av umettede hydrokarboner i dieselbrensel etter jodtall. Finne mineralske urenheter, tetthet og viskositet, overflatespenningskoeffisient for petroleumsprodukter. Ved å bruke metodene Westphal-Mohr og Rehbinder-Weiler.

    kursarbeid, lagt til 27.11.2014

    Studie av hovedtyper av adsorpsjon. Faktorer som påvirker adsorpsjonshastigheten av gasser og damper. Adsorpsjonsisoterm. Freundlich og Langmuir ligning. Funksjoner av adsorpsjon fra løsninger. Rehbinder, Paneth-Fajans-Peskov regel. Konsept og typer kromatografi.

    presentasjon, lagt til 28.11.2013

    Setting og herding av ulike modifikasjoner av gips. Klassifisering og egenskaper til tilsetningsstoffer. Bestemmelse av overflatespenning. Bestemmelse av plastisk styrke. Rehbinder spak plastometer. Påvirkningen av tilsetningsstoffer på herdingkinetikken til gipsdeig.

    kursarbeid, lagt til 17.02.2013

    Generell informasjon om metallkorrosjon, dens typer og typer. Årsakene til kjemisk og elektrokjemisk korrosjon og mekanismen for dens forekomst. Metoder for å beskytte metallprodukter mot korrosjonsprosesser. Anti-korrosjonsbeskyttelse med ikke-metalliske belegg.

    praktisk arbeid, lagt til 11.03.2011

    Funksjoner ved kjemiske reaksjoner i polymerer. Ødeleggelse av polymerer under påvirkning av varme og kjemiske medier. Kjemiske reaksjoner under påvirkning av lys og ioniserende stråling. Dannelse av nettverksstrukturer i polymerer. Reaksjoner av polymerer med oksygen og ozon.

    test, lagt til 03.08.2015

    Objektive feil i fotometri. Spektrofotometriske kurver for kloroformløsninger. Generelt konsept om den fotoelektriske effekten. Kolorimetrisk titrering eller dupliseringsmetode. Oppsett av et automatisk fotokolorimeter. Øvelse av fotometriske metoder.

    kursarbeid, lagt til 30.10.2011

    Struktur av metallatomer. Plassering av metaller i det periodiske systemet. Grupper av metaller. Fysiske egenskaper til metaller. Kjemiske egenskaper til metaller. Korrosjon av metaller. Konseptet med legeringer. Metoder for å oppnå metaller.

    sammendrag, lagt til 12.05.2003

    Analyse av problemene med å finne varmebestandige metallmaterialer beregnet for produksjon av varmeovner, ovner, varmevekslere. Introduksjon til de vanligste ligningene for metalloksidasjonshastighet. Generelle kjennetegn ved Wagners teori.

    test, lagt til 04.10.2015

    Entalpi er en termodynamisk funksjon av tilstand og summen av indre energi og arbeid mot ytre krefter. Entalpi ved dannelse av et komplekst stoff. Bestemmelse av entalpien til nøytraliseringsreaksjonen. Beskrivelse av forsøket, beregning av den relative målefeilen.

    laboratoriearbeid, lagt til 18.05.2012

    Essens, typer, produksjonsmetoder, bruksområder for metallbelegg. Teknologi og funksjoner ved kjemisk forsølvning av glass. Kjennetegn på de viktigste metodene for kjemisk avsetning av metaller. Styrke av vedheft av metalllaget til overflaten.

REBINDER EFFEKT

La oss fortsette historien om sprekkene som bor i krystallen. Pjotr ​​Aleksandrovich Rebinder laget den første detaljerte rapporten om sin oppdagelse på sensommeren 1928 på et dampskip som gikk ned Volga - fra Nizhny Novgorod til Saratov. Delegatene reiste på skipet

VI All-Russian Congress of Physicists og gjester på kongressen. Blant gjestene var datidens største fysikere: Max Born, Peter Debye, Charles Darwin, Paul Dirac og mange andre. For historien til sovjetisk fysikk var dette en betydelig kongress, fordi det var under denne kongressen at tre store prestasjoner av ung sovjetisk fysikk ble rapportert og diskutert: effekten av Raman-spredning av lys (L. I. Mandelstam rapporterte om det), de første resultatene oppnådd i studiet av kjedereaksjoner (rapportert av N.N. Semenov), og effekten av adsorpsjonsreduksjon i styrke (rapportert av P.A. Rebinder).

Rapporten til P. A. Rebinder vakte skepsis. Foredragsholderen hevdet at de mekaniske egenskapene til et krystallinsk legeme kan endres betydelig hvis spesielt utvalgte stoffer plasseres på overflaten. Foredragsholderen snakket om eksperimenter som bekreftet hans synspunkt. Alt dette så mer enn rart ut, for uansett hvilket stoff som befinner seg på overflaten, er det bare "overflate"-atomene i krystallen som er klar over dens eksistens, og det er forsvinnende få av dem. Den relative andelen overflateatomer blant de som danner en tråd med radius viser seg å være lik

? = 2?Ra/?R 2 = 2a/ R ,

Hvor EN - interatomisk avstand. Hvis R= 10 -1 cm, EN = 3 . 10 -8 cm,

At ? ? 10 -7, dvs. på overflaten av en slik ledning er det en ti-milliondel av alle atomene den består av. De kan ikke bestemme styrken til en massiv prøve, siden atomene i volumet åpenbart er ansvarlige for det! La oss huske: lignende betraktninger dukket opp i forbindelse med Ioffe-effekten.

År har gått, nye fakta, gjetninger og teoretiske anslag har dukket opp. Det viste seg at høyttaleren hadde rett. Lang erfaring på konferanser og seminarer tilsier at foredragsholderne vanligvis har rett. Ikke alltid, men oftest. De tenkte mer og mer interessert på rapportens tema enn sine lyttere-motstandere.

Så - Rehbinder-effekten: en krystall hvis overflate er belagt med et såkalt overflateaktivt middel, viser mekaniske egenskaper som er vesentlig forskjellige fra egenskapene til den samme krystallen hvis overflate er ren. For eksempel kan strekkstyrken reduseres betydelig, og krystallen kan utvise økt skjørhet.

Den klassiske opplevelsen som P. A. Rebinder likte å demonstrere under sine forelesninger er svært imponerende. Opplevelsen er enkel. Først bør du sørge for at en tynn plate av sink lett bøyer seg under påvirkning av små krefter og viser seg å være plastikk. Deretter bør du rengjøre et område av overflaten av krystallen og påføre en dråpe kvikksølv på den. Etter denne prosedyren er bøyningen av krystallen ledsaget av utseendet til en sprekk. Kvikksølv trenger aktivt inn i den, og sprekken utvikler seg raskt. Kvikksølvet på overflaten av den duktile sinken gjorde den sprø. Jeg har gjentatte ganger sett denne forelesningsdemonstrasjonen utført av Pjotr ​​Alexandrovich. Når han demonstrerte, var han alltid gledelig spent, og oppførselen hans hadde noe av oppførselen til en skolegutt som overrasket vennene sine med et spektakulært triks.

Denne store, gråhårede mannen var preget av en barnslig kvalitet. Da deler av en skjør sinkplate var i hendene hans, så han triumferende på publikum og sa: «Ingen sleng!»

Prosessene som følger med manifestasjonen av Rehbinder-effekten, i den formen som ble observert i det beskrevne eksperimentet, er ikke veldig enkle. De avhenger av de fysiske egenskapene til både krystallen og stoffet som er avsatt på overflaten.

La oss prøve å forstå fysikken til effekten, med tanke på krystallen EN , på overflaten som noe overflateaktivt middel er lokalisert I. Det kan vise seg (og dette viser seg å være i et stort antall kombinasjoner) EN Og I ) den slags atomer I gunstig plassert mellom atomene i sorten EN , kile mellom dem. Denne prosessen kan hjelpes ved å påføre strekkkrefter på krystallen, og dermed svekke bindingen EN -EN . Hvis innføringen av atomer av den typen I til krystall EN skjedde, forbindelser som EN -I . Her er forbindelsene A-B kan vise seg å være betydelig svakere forbindelser A-A , og dette kan bestemme den reduserte krystallstyrken.

Følgende må legges til det som er sagt. De viktigste hendelsene som følger med brudd oppstår som regel ved munningen av en sprekk under utvikling, hvortil atomer av typen må ha tid til å komme fra belegglaget I . De kan tilføres enten ved prosessen med diffusjon langs overflaten eller ved prosessen med spredning av stoffet I langs overflaten av en sprekk som utvikles i krystallen EN .

Med en hvilken som helst mekanisme må disse tilførslene skje raskt nok slik at det ved munningen av sprekken er atomer av type B som søker å trenge inn i krystallen L. Det er på sin plass å merke seg her at Rehbinder-effekten har mange trekk ved både Ioffe effekt og Griffiths-effekten. De er relatert av særegenhetene ved sprekkutviklingsprosessen under påvirkning av stress.

Her er et annet eksperiment som illustrerer en annen manifestasjon av Rehbinder-effekten. Litt smeltet gallium helles i et høyt glassbeger og en tynn polykrystallinsk sinkplate legges på bunnen. Glasset fylles deretter med en spesiell løsning som renser overflaten av sinken. Da skjer følgende. Gallium begynner å krype langs overflaten av sinken. Dette er godt synlig, siden det dannes et bevegelig matt merke på sinken. Den galliumbelagte sinkplaten begynner å legge seg til bunnen av glasset, brettes til et trekkspill eller ruller seg til en rull. Spontant, bare under påvirkning av sin egen vekt!

Gallium, som trenger inn i grensene mellom kornene til den polykrystallinske sinkplaten, svekker dem, og kornene er i stand til lett å fortrenge hverandre. Det er nettopp dette vi ser når vi observerer hvor skånsomt en sinkplate legger seg i et glass gallium.

I det første eksperimentet - unormal skjørhet, i det andre - unormal plastisitet. Man kan gi eksempler på en kraftig reduksjon i hardheten til krystaller av bergarter og metaller, deres tilegnelse av evnen til lett å bli til pulver, og mange andre eksempler på endringer i de mekaniske egenskapene til krystallinske legemer under påvirkning av overflateaktive stoffer.

Leseren, selv en som ikke er særlig utsatt for fantasi, kan lett forestille seg den enorme rollen som Rehbinder-effekten spiller i naturen og i mange teknologiske prosesser. La meg hjelpe leseren: i nærvær av overflateaktive stoffer er det lettere å behandle med en kutter, lettere å stemple, lettere å bore steiner, lettere å male krystallen til pulver ...

Fra boken Fysikere fortsetter å spøke forfatter Konobeev Yuri

Chisholm-effekten Grunnleggende lover om sammenbrudd, feil og forsinkelser F. Chisholm Du kan bare være sikker på én ting: at du ikke kan være sikker på noe. Hvis denne påstanden er sann, er den derfor falsk. Et eldgammelt paradoks Som de fleste vitenskapelige oppdagelser, de generelle prinsippene

Fra boken Revolution in Physics av de Broglie Louis

4. Fotoelektrisk effekt og lysets diskrete natur Oppdagelsen av fenomenet den fotoelektriske effekten og dens videre studier brakte fysikere mange uventede ting. Essensen av den fotoelektriske effekten er utslipp av raske elektroner fra et stoff under påvirkning av en tilstrekkelig kort bølgelengde

Fra boken Medisinsk fysikk forfatter Podkolzina Vera Alexandrovna

14. Dopplereffekt Dopplereffekten er en endring i frekvensen til bølger registrert av mottakeren, som oppstår på grunn av bevegelsen til kilden til disse bølgene og mottakeren. For eksempel, når du nærmer deg en stillestående observatør av et tog i rask bevegelse, tonen i lyden

Fra boken The Newest Book of Facts. Bind 3 [Fysikk, kjemi og teknologi. Historie og arkeologi. Diverse] forfatter Kondrashov Anatoly Pavlovich

Fra boken Relativitetsteori - en bløff fra det 20. århundre forfatter Sekerin Vladimir Iljitsj

Fra boken Living Crystal forfatter Geguzin Yakov Evseevich

4.2. Roemer-effekten Det er kjent at enhver lysstrøm som en del av elektromagnetisk stråling ikke er strengt tatt homogen. Strømmen består av separate periodiske strukturer hvor de elektriske og magnetiske feltene for observatøren ved bevegelse varierer iht.

Fra boken Power Supplies and Chargers av forfatteren

4.4. Transversal Roemer-effekt En av konsekvensene av relativitetsteorien, som visstnok ikke kan forklares med klassisk fysikk, er den tverrgående Roemer-effekten (Doppler). Effekten er at lysets frekvens er ?1, registrert i tverrretningen til

Fra boken Hva lyset forteller om forfatter Suvorov Sergei Georgievich

IOFFE EFFEKT Jeg snakker alltid med glede om effekten oppdaget og studert av en av patriarkene til sovjetisk fysikk, akademiker Abram Fedorovich Ioffe, både under universitetsforelesninger og ganske enkelt i samtaler med unge mennesker, hvis jeg ønsker å omvende dem til min tro -

Fra boken History of the Laser forfatter Bertolotti Mario

Fra boken Gravity [Fra krystallkuler til ormehull] forfatter Petrov Alexander Nikolaevich

Zeeman-effekt Det er fullt mulig å påvirke arten av bevegelsen av ladninger i et atom. For å gjøre dette må du plassere et utstrålende stoff mellom polene til en veldig sterk magnet. Et veldig sterkt magnetfelt dannes mellom polene til en magnet. Det vil påvirke kostnadene,

Fra boken Faraday. Elektromagnetisk induksjon [Høyspenningsvitenskap] forfatter Castillo Sergio Rarra

KAPITTEL 6 EINSTEIN OG LYS, DEN FOTOELEKTRISKE EFFEKTEN OG STUDERT EMISSJON I juni 1905, da Einstein publiserte sitt revolusjonerende verk i bind 17 av Annalen der Physik Uber einen die Erzeugung und Verwandlung des lichtes betreffenden heuristischen Gesichtpunkt (om det heuristiske synspunktet) fremvekst og

Fra forfatterens bok

Fotoelektrisk effekt Dette arbeidet regnes nå som Einsteins arbeid med den fotoelektriske effekten. Det har imidlertid mye større betydning. I den etablerte Einstein fra de generelle prinsippene for statistisk termodynamikk at entropien til stråling,

Fra forfatterens bok

Shapiro-effekt Effektene som vurderes kalles vanligvis klassiske, spådd av Einstein selv. Fra 60–70-tallet av forrige århundre har nye muligheter dukket opp, ved hjelp av disse har GTR-sjekkene blitt mye mer nøyaktige. Dette er radar av planeter og satellitter, samt

Fra forfatterens bok

SAMSPILL MELLOM MAGNETISME OG LYS: FARADAY-EFFEKTEN Selv om lys og magnetisme kan se ut til å ikke ha noe til felles, er de faktisk beslektet med hverandre. Hver gang vi berører noe, samhandler atomene i fingrene våre med atomene i det

Rebinder effekt

effekten av adsorpsjonsreduksjon i styrken til faste stoffer, letter deformasjonen og ødeleggelsen av faste stoffer på grunn av den reversible fysisk-kjemiske påvirkningen fra miljøet. Oppdaget av P. A. Rebinder (1928) mens han studerte de mekaniske egenskapene til kalsitt- og bergsaltkrystaller. Mulig når et fast legeme i stresset tilstand kommer i kontakt med et flytende (eller gass) adsorpsjonsaktivt medium. R, e. veldig universell - observert i faste metaller, ioniske, kovalente og molekylære mono- og polykrystallinske faste stoffer, glass og polymerer, delvis krystallisert og amorfe, porøse og faste. Hovedbetingelsen for manifestasjonen av R. e. - relatert natur av kontaktfasene (fast legeme og medium) i kjemisk sammensetning og struktur. Form og grad av manifestasjon av R. e. avhenge av intensiteten av interatomiske (intermolekylære) interaksjoner av kontaktfaser, størrelsen og typen av spenning (strekkspenning er nødvendig), tøyningshastighet og temperatur. En betydelig rolle spilles av kroppens faktiske struktur - tilstedeværelsen av dislokasjoner, sprekker, fremmede inneslutninger, etc. Den karakteristiske formen for manifestasjon av R. e. - Flere fall i styrke, økt skjørhet av det faste stoffet og redusert holdbarhet. En sinkplate dynket i kvikksølv bøyer seg altså ikke under belastning, men går sprø. En annen form for manifestasjon av R. e. - et mediums mykgjørende effekt på faste materialer, for eksempel vann på gips, organiske overflateaktive stoffer (se overflateaktive stoffer) på metaller osv. Termodynamisk RE. er forårsaket av en reduksjon i arbeidet med å danne en ny overflate under deformasjon som et resultat av en reduksjon i den frie overflateenergien (Se Overflateenergi) til et fast legeme under påvirkning av miljøet. Molekylær natur til R. e. består i å lette brudd og omorganisering av intermolekylære (interatomiske, ioniske) bindinger i et fast stoff i nærvær av adsorpsjonsaktive og samtidig tilstrekkelig mobile fremmede molekyler (atomer, ioner). De viktigste områdene for teknisk anvendelse av R. e. - tilrettelegge og forbedre mekanisk bearbeiding av forskjellige (spesielt svært harde og vanskelige å bearbeide) materialer, regulere friksjons- og slitasjeprosesser ved bruk av smøremidler (se Smørevirkning), effektivt oppnå knuste (pulveraktige) materialer, oppnå faste stoffer og materialer med en gitt dispergert struktur (Se. Dispergert struktur) og den nødvendige kombinasjonen av mekaniske og andre egenskaper gjennom disaggregering og påfølgende komprimering uten indre påkjenninger (se. også fysisk-kjemisk mekanikk). Et adsorpsjonsaktivt miljø kan også forårsake betydelig skade, for eksempel redusere styrken og holdbarheten til maskindeler og materialer under driftsforhold. Eliminering av faktorer som bidrar til manifestasjonen av rødhet i disse tilfellene gjør det mulig å beskytte materialer mot uønskede miljøpåvirkninger.

Litt.: Goryunov Yu. V., Pertsov N. V., Summ B. D., Rebinder effect, M., 1966; Rebinder P.A., Shchukin E.D., Overflatefenomener i faste stoffer i prosessene for deres deformasjon og ødeleggelse, "Uspekhi Fizicheskikh Nauk", 1972, v. 108, v. 1, s. 3.

L. A. Shits.

Stor sovjetisk leksikon. - M.: Sovjetisk leksikon. 1969-1978 .

Se hva "Rebinder-effekten" er i andre ordbøker:

    Redusere styrken til faste stoffer i adsorpsjonsaktive medier (overflateaktive løsninger, elektrolytter, smeltede salter, etc.). Åpnet av P. A. Rebinder i 1928. Brukt for å øke effektiviteten av dispergering, sliping,... ... Stor encyklopedisk ordbok

    - (adsorpsjonsreduksjon i styrke) reduksjon i overflate (interfase) energi på grunn av fysisk. eller kjemikalier. prosesser på overflaten av faste stoffer, som fører til en endring i dets mekaniske egenskaper. egenskaper (reduksjon av styrke, fremvekst av skjørhet, reduksjon... ... Fysisk leksikon

    Redusere styrken til faste stoffer i adsorpsjonsaktive medier (overflateaktive løsninger, elektrolytter, smeltede salter, etc.). Åpnet av P. A. Rebinder i 1928. Brukt til å øke effektiviteten av dispergering, sliping, bearbeiding av materialer ved å kutte og ... encyklopedisk ordbok

    Rehbinder-effekten (adsorpsjonsreduksjon i styrke), en endring i de mekaniske egenskapene til faste stoffer på grunn av fysisk-kjemiske prosesser som forårsaker en reduksjon i kroppens overflate (interfase) energi. Viser seg i en nedgang i styrke og... ... Wikipedia

    Se Fysisk-kjemisk mekanikk... Kjemisk leksikon

    Reduserer styrken til TV-en. legemer i adsorpsjonsaktive medier (overflateaktive stoffer, elektrolytter, smeltede salter, etc.). Åpnet av P. A. Rebinder i 1928. Brukt til å øke effektiviteten av dispergering, sliping, bearbeiding av materialer ved å kutte og... ... Naturvitenskap. encyklopedisk ordbok

    Hall effekt- forekomsten av et tverrgående elektrisk felt og potensialforskjell i et metall eller halvleder som en elektrisk strøm passerer gjennom, når den plasseres i et magnetisk felt, vinkelrett på strømmens retning. Åpnet for amerikansk... ...

    Mössbauer-effekt- resonansabsorpsjon av γ-kvanter av atomkjerner, observert når kilden og absorberen av γ-stråling er et fast legeme, og energien til kvanten er lav (150 keV). Noen ganger kalles M-effekten resonans, absorpsjon uten rekyl eller kjernefysisk... Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

    Seebeck-effekt- fenomenet med forekomsten av elektromotorisk kraft i en elektrisk krets som består av forskjellige ledere, kontaktene mellom dem har forskjellige temperaturer; oppdaget i 1821 av den tyske fysikeren T. Seebeck. Elektromotorisk kraft,... ... Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

    Bauschinger-effekt- en reduksjon i motstanden til et metall eller en legering mot små plastiske deformasjoner (for eksempel under kompresjon) etter foreløpig deformasjon av det motsatte tegnet (under spenning). Enkeltkrystaller av rene metaller har Bauschinger-effekten... ... Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

Bøker

  • Rollen til overflatefenomener i den strukturelle og mekaniske oppførselen til faste polymerer, A. L. Volynsky, N. F. Bakeev. Boken skisserer moderne ideer om rollen til overflatefenomener i den strukturelle og mekaniske oppførselen til amorfe og krystallinske polymerer. Prosessene med utvikling og helbredelse betraktes...

I motsetning til det betraktede "gass-faststoff" tilfellet, er adsorpsjonen av væsker svært komplisert av tilstedeværelsen av en tredje komponent - et løsningsmiddel, hvis molekyler også kan adsorberes på overflaten av adsorbenten og derfor er konkurrenter til adsorbatmolekyler. Således er adsorpsjon av denne typen alltid adsorpsjon fra en blanding. I tillegg er adsorpsjon ved fast-løsning-grensesnittet alltid komplisert av interaksjonen mellom adsorberende molekyler og molekyler i mediet. Når man vurderer adsorpsjon fra en løsning på et fast stoff, er det vanlig å skille mellom to tilfeller.

    Adsorpsjon av ikke-elektrolytter eller molekylær adsorpsjon.

    Adsorpsjon av elektrolytter.

Avhengigheten av molekylær likevektsadsorpsjon fra en løsning til et fast stoff er preget av den vanlige adsorpsjonsisotermen, og for tilstrekkelig fortynnede løsninger er den godt beskrevet av den empiriske ligningen Freundlich-Langmuir-Liebig. Bruken av Langmuir og Gibbs ligninger er vanskelig på grunn av vanskeligheten med å bestemme overflatespenning.

Under adsorpsjon fra en løsning er molekylene til adsorbatet og mediet konkurrenter. Og jo dårligere mediet er adsorbert, jo bedre adsorberes adsorbatet. Basert på det faktum at overflatespenningen for et overflateaktivt middel er lav, kan vi anta at jo høyere overflatespenningen til selve mediet er, desto mindre er molekylene i stand til å absorbere. Derfor er adsorpsjon på et fast stoff vanligvis bedre fra vandige løsninger og dårligere fra løsninger av organiske stoffer som har en relativt lav overflatespenning. Under adsorpsjon forekommer det også Traubes regel: med en økning i adsorbatkjeden i den homologe serien, går konkurrerende adsorpsjon mot adsorbatet som har høyere molekylvekt.

Ettersom lengden på adsorbatmolekylene øker over en viss kritisk verdi, på grunn av adsorbatmolekylets manglende evne til å trenge inn i porene, avtar adsorpsjonen med økende molekylvekt til adsorbatet.

Rebinders polaritetsjusteringsregel : et stoff kan adsorberes i grensesnittet mellom fasene dersom dets adsorpsjon fører til utjevning av polaritetene til disse fasene, det vil si når det gjelder polaritet, bør dette stoffet innta en mellomposisjon mellom stoffene som utgjør disse fasene.

Hvis det er nødvendig å adsorbere en komponent fra væskefasen, er det nødvendig at polariteten til adsorbenten og løsningen skiller seg skarpt fra hverandre. Jo mindre løselig et stoff er i et løsemiddel, jo bedre vil det absorberes.

Kriteriet for egnetheten til et løsningsmiddel som et medium for adsorpsjon er varmen fra fukting av adsorbenten av dette løsningsmidlet. Polaritetsforskjellen ved det andre grensesnittet er derfor alltid mindre enn ved det første E 1 > E 2 Og Q>0 . Jo mer Q jo mer intens interaksjonen mellom løsningsmidlet og adsorbenten er, og desto dårligere er mediet for adsorpsjon.

Kapittel 2.4 Vedheft. Samhold. Fukting og spredning av væske

Tema 2.4.1. Konseptet kohesjon og adhesjon. Fukting og spredning. Arbeid med adhesjon og kohesjon. Dupre-ligning. Kontaktvinkel. Youngs lov. Hydrofobe og hydrofile overflater

I heterogene systemer skilles intermolekylære interaksjoner innenfor og mellom faser.

Samhold - tiltrekning av atomer og molekyler i en separat fase. Det bestemmer eksistensen av et stoff i kondensert tilstand og kan være forårsaket av intermolekylære og interatomiske krefter. Konsept vedheft, fukting Og sprer seg forholde seg til grensesnittinteraksjoner.

Adhesjon gir en forbindelse av en viss styrke mellom to legemer på grunn av fysiske og kjemiske intermolekylære krefter. La oss vurdere egenskapene til den sammenhengende prosessen. Jobb samhold bestemmes av energiforbruket for den reversible prosessen med brudd på et legeme langs et tverrsnitt lik en enhetsareal: W k =2  , Hvor W k- arbeid med samhold; - overflatespenning

Siden det ved brudd dannes en overflate i to parallelle områder, vises en koeffisient på 2 i ligningen.Kohesjon reflekterer den intermolekylære interaksjonen innenfor en homogen fase, den kan karakteriseres ved slike parametere som energien til krystallgitteret, indre trykk, flyktighet , og kokepunkt. Vedheft er et resultat av systemets ønske om å redusere overflateenergi. Arbeidet med adhesjon er preget av arbeidet med reversibel brudd på limbindingen per arealenhet. Den måles i samme enheter som overflatespenning. Det totale vedheftsarbeidet som gjelder hele kontaktområdet til kroppene: W s = W en S

Adhesjon - arbeid med å bryte adsorpsjonskrefter med dannelse av en ny overflate på 1 m 2 .

For å oppnå forholdet mellom adhesjonsarbeidet og overflatespenningen til de samvirkende komponentene, la oss forestille oss to kondenserte faser 2 og 3, som har en overflate ved grensen med luft 1 lik en enhetsareal (fig. 2.4.1.1).

Vi vil anta at fasene er gjensidig uløselige. Ved kombinasjon av disse overflatene, dvs. Når ett stoff påføres et annet, oppstår fenomenet vedheft, fordi systemet har blitt tofaset, så vises grensesnittspenning  23. Som et resultat reduseres den innledende Gibbs-energien til systemet med en mengde som tilsvarer vedheftsarbeidet:

G + W en =0, W en = - G.

Endring i Gibbs-energien til systemet under adhesjon:

;

G begynnelse . = 31 + 21 ;

G con =  23;

.

- Dupre-ligning.

Det gjenspeiler loven om bevaring av energi under vedheft. Det følger av dette at adhesjonsarbeidet er større, jo større overflatespenningen til de første komponentene er og jo lavere den endelige grenseflatespenningen.

Grenseflatespenningen vil bli 0 når grenseflaten forsvinner, noe som oppstår når fasene er fullstendig oppløst

Vurderer W k =2 , og gange høyre side med brøken , vi får:

Hvor W k 2, W k 3 - arbeid med samhørighet av fase 2 og 3.

Oppløsningsbetingelsen er således at adhesjonsarbeidet mellom samvirkende legemer må være lik eller større enn gjennomsnittsverdien av summen av kohesjonsverkene. Adhesiv styrke må skilles fra arbeidet med kohesjon. W P .

W P – arbeid brukt for å bryte en limfuge. Denne mengden er forskjellig ved at den inkluderer arbeidet med å bryte intermolekylære bindinger W en, og arbeidet brukt på deformasjon av komponentene i limfugen W def :

W P = W en + W def .

Jo sterkere limforbindelsen er, jo mer deformasjon vil systemkomponentene gjennomgå under ødeleggelsen. Arbeidet med deformasjon kan overstige det reversible adhesjonsarbeidet flere ganger.

Fukting - et overflatefenomen som består av samspillet mellom en væske og et fast eller annet flytende legeme i nærvær av samtidig kontakt av tre ublandbare faser, hvorav en vanligvis er en gass.

Graden av fuktbarhet karakteriseres av den dimensjonsløse verdien av cosinus til kontaktvinkelen eller rett og slett kontaktvinkelen. I nærvær av en dråpe væske på overflaten av en flytende eller fast fase, observeres to prosesser, forutsatt at fasene er gjensidig uløselige.

I fig. 2.4.1.2 viser en dråpe på overflaten av et fast legeme under likevektsforhold. Overflateenergien til et fast legeme, som har en tendens til å avta, strekker dråpen over overflaten og er lik  31. Grenseflateenergi ved fast-væske-grensesnittet har en tendens til å komprimere dråpen, dvs. overflateenergi reduseres ved å redusere overflatearealet. Spredning forhindres av kohesive krefter som virker inne i dråpen. Virkningen av kohesive krefter er rettet fra grensen mellom de flytende, faste og gassformige fasene tangentielt til dråpens sfæriske overflate og er lik  21. Vinkelen  (tetta), dannet av tangenten til interfaseoverflatene som begrenser fuktevæsken, har et toppunkt i grensesnittet mellom tre faser og kalles fuktbarhetskontaktvinkel . Ved likevekt etableres følgende relasjon

- Youngs lov.

Dette innebærer en kvantitativ egenskap ved fukting som cosinus til kontaktvinkelen
. Jo mindre kontaktvinkel og følgelig jo større cos , jo bedre fukting.

Hvis cos  > 0, blir overflaten godt fuktet av denne væsken, hvis cos < 0, то жидкость плохо смачивает это тело (кварц – вода – воздух: угол  = 0; «тефлон – вода – воздух»: угол  = 108 0). С точки зрения смачиваемости различают гидрофильные и гидрофобные поверхности.

Hvis 0< угол <90, то поверхность гидрофильная, если краевой угол смачиваемости >90, da er overflaten hydrofob. En formel som er praktisk for å beregne mengden adhesjonsarbeid, oppnås ved å kombinere Dupre-formelen og Youngs lov:

;

- Dupre-Young ligning.

Fra denne ligningen kan vi se forskjellen mellom fenomenene adhesjon og fuktbarhet. Dividere begge sider med 2, får vi

.

Siden fukting er kvantitativt karakterisert ved cos , bestemmes den i samsvar med ligningen av forholdet mellom adhesjonsarbeidet og kohesjonsarbeidet for fuktevæsken. Forskjellen mellom vedheft og fukting er at fukting oppstår når tre faser er i kontakt. Fra den siste ligningen kan vi trekke følgende konklusjoner:

1. Når = 0 cos = 1, W en = W k .

2. Når = 90 0 cos = 0, W en = W k /2 .

3. Når =180 0 cos = -1, W en =0 .

Det siste forholdet er ikke realisert.

Påvirkning av glidehastighet og overflateruhet på grensefriksjon

Effekt av temperatur og normal belastning på grensefriksjon






Når overflateaktive stoffer adsorberes, avtar den frie energien til faststoffet. Dette reduserer motstanden til overflatelaget til faststoffet mot plastisk deformasjon, og letter plastisk flyt i korn og frigjøring av dislokasjoner til overflaten. Topplaget av metall kan ha lavere mikrohardhet enn de underliggende lagene mettet med dislokasjoner, samt lavere flytegrense og herdekoeffisient. Overflatelaget til metallet deformert i nærvær av et overflateaktivt middel har en finere kornstruktur. Dette fenomenet med adsorpsjonsplastisering av faste stoffer kalles ekstern Rebinder-effekt. Effekten realiseres for eksempel når tråden trekkes gjennom en dyse med mindre diameter i nærvær av et overflateaktivt middel. Under disse forholdene er et tynnere overflatelag involvert i deformasjon og trekkraften er mye lavere. Tykkelsen på det myknede laget er omtrent 0,1 mikron. I motsetning til kjemisk modifikasjon, er det særegne ved Rehbinder-effekten at den manifesterer seg under den kombinerte virkningen av et medium (overflateaktivt middel) og mekanisk stress, og også i det faktum at når det overflateaktive stoffet fjernes, forsvinner fenomenet plastisering av overflatelaget. .

Intern rebindereffekt (adsorpsjonsproppemiddel) realiseres ved adsorpsjon av molekyler på overflatene av sprekker som oppstår i overflatelaget til friksjonslegemet. Når de aktive sentrene til molekyler når et område hvis størrelse er mindre enn to størrelser av molekyler, har sistnevnte, tiltrukket av sprekkens vegger og opplever trykk fra nabomolekyler, en tendens til å kile den. I dette tilfellet kan trykket på veggene på spissen av sprekken nå 10 MPa og starte utviklingen. Dette fenomenet bidrar til ødeleggelsen av overflatelaget. Det manifesterer seg i prosessen med å kutte metaller i nærvær av overflateaktive stoffer inneholdt i kuttevæsken. Kileeffekten til adsorberte molekyler hindrer sprekken i å lukke seg etter at lasten er fjernet, forutsatt at interaksjonskreftene på spissen er utilstrekkelige til å forskyve molekylene i adsorpsjons- og grenselagene. I dette tilfellet reduseres materialets motstand mot tretthetssvikt.