Αντιπροσωπεύει μια μείωση της προσρόφησης της αντοχής - μια αλλαγή στις μηχανικές ιδιότητες των στερεών λόγω φυσικοχημικών διεργασιών που προκαλούν μείωση της επιφανειακής (ενδιάμεσης φάσης) ενέργειας του σώματος. Στην περίπτωση ενός κρυσταλλικού στερεού, εκτός από τη μείωση της επιφανειακής ενέργειας, για να εκδηλωθεί το φαινόμενο Rehbinder, είναι επίσης σημαντικό ο κρύσταλλος να έχει ελαττώματα στη δομή που είναι απαραίτητη για την έναρξη των ρωγμών, οι οποίες στη συνέχεια διαδίδονται υπό την επίδραση το περιβάλλον. Στα πολυκρυσταλλικά στερεά, τέτοια ελαττώματα είναι τα όρια των κόκκων: 350. Εκδηλώνεται με μείωση της αντοχής και την εμφάνιση ευθραυστότητας, μείωση της αντοχής και ευκολότερη διασπορά. Για να εμφανιστεί το φαινόμενο Rebinder, απαιτούνται οι ακόλουθες συνθήκες:
- Επαφή στερεού με υγρό μέσο
- Παρουσία εφελκυστικών τάσεων
Τα κύρια χαρακτηριστικά που διακρίνουν το φαινόμενο Rehbinder από άλλα φαινόμενα, όπως η διάβρωση και η διάλυση, είναι τα ακόλουθα:337:
- ταχεία εμφάνιση - αμέσως μετά την επαφή του σώματος με το περιβάλλον
- η επάρκεια ενός μικροσκοπικού όγκου μιας ουσίας που δρα σε ένα στερεό σώμα, αλλά μόνο με μια συνοδευτική μηχανική επίδραση
- επαναφέροντας το σώμα στα αρχικά του χαρακτηριστικά μετά την αφαίρεση του μέσου
Παραδείγματα του εφέ Rebinder
Γράψτε μια αξιολόγηση για το άρθρο "Εφέ Rebinder"
Σημειώσεις
Βιβλιογραφία
- Getsov G.G.Μια σταγόνα σμίλει μια πέτρα // Χημεία και ζωή. - 1972. - Νο. 3. - σελ. 14-16.
- S.V. Grachev, V.R. Baraz, A.A. Bogatov, V.P. Shveikin. "Επιστήμη Φυσικών Υλικών"
Συνδέσεις
- στο YouTube
Απόσπασμα που περιγράφει το φαινόμενο Rebinder
– «Στην μητέρα-θρόνο πρωτεύουσά μας, τη Μόσχα.Ο εχθρός μπήκε στη Ρωσία με μεγάλες δυνάμεις. Έρχεται να καταστρέψει την αγαπημένη μας πατρίδα», διάβασε επιμελώς η Σόνια με τη λεπτή φωνή της. Ο Κόμης, κλείνοντας τα μάτια του, άκουγε, αναστενάζοντας παρορμητικά σε μερικά σημεία.
Η Νατάσα κάθισε τεντωμένη, ψάχνοντας και κατευθείαν κοιτάζοντας πρώτα τον πατέρα της και μετά τον Πιέρ.
Ο Πιέρ ένιωσε το βλέμμα της πάνω του και προσπάθησε να μην κοιτάξει πίσω. Η Κόμισσα κούνησε το κεφάλι της αποδοκιμαστικά και θυμωμένα ενάντια σε κάθε επίσημη έκφραση του μανιφέστου. Έβλεπε σε όλα αυτά τα λόγια μόνο ότι οι κίνδυνοι που απειλούσαν τον γιο της δεν θα τελείωναν σύντομα. Ο Σίνσιν, με το στόμα διπλωμένο σε ένα σκωπτικό χαμόγελο, προφανώς ετοιμαζόταν να κοροϊδέψει το πρώτο πράγμα που παρουσιάστηκε για χλεύη: το διάβασμα της Σόνια, τι θα έλεγε ο κόμης, ακόμη και η ίδια η έκκληση, αν δεν παρουσιάστηκε καλύτερη δικαιολογία.
Έχοντας διαβάσει για τους κινδύνους που απειλούν τη Ρωσία, για τις ελπίδες που έθεσε ο κυρίαρχος στη Μόσχα, και ειδικά στη διάσημη αριστοκρατία, η Σόνια, με μια τρεμάμενη φωνή που προερχόταν κυρίως από την προσοχή με την οποία την άκουγαν, διάβασε τα τελευταία λόγια: Δεν θα διστάσουμε να σταθούμε ανάμεσα στο λαό μας.» σε αυτήν την πρωτεύουσα και σε άλλα μέρη του κράτους μας για διαβούλευση και καθοδήγηση όλων των πολιτοφυλακών μας, τόσο που τώρα κλείνουν τα μονοπάτια του εχθρού, όσο και οργανώνονται ξανά για να τον νικήσουν, όπου κι αν εμφανιστεί. Είθε να πέσει στο κεφάλι του η καταστροφή στην οποία φαντάζεται να μας ρίχνει και η Ευρώπη, η απελευθερωμένη από τη σκλαβιά, να υψώσει το όνομα της Ρωσίας!».
- Αυτό είναι! - φώναξε ο κόμης, ανοίγοντας τα βρεγμένα του μάτια και σταματώντας πολλές φορές να μυρίσει, σαν να του έφερναν στη μύτη ένα μπουκάλι δυνατό ξύδι αλάτι. «Απλώς πείτε μου, κύριε, θα θυσιάσουμε τα πάντα και δεν θα μετανιώσουμε τίποτα».
Ο Σίνσιν δεν είχε ακόμη προλάβει να πει το αστείο που είχε ετοιμάσει για τον πατριωτισμό του κόμη, όταν η Νατάσα πετάχτηκε από τη θέση της και έτρεξε προς τον πατέρα της.
- Τι γοητεία, αυτός ο μπαμπάς! - είπε, φιλώντας τον, και ξανά κοίταξε τον Πιέρ με αυτή την ασυνείδητη φιλαρέσκεια που της επέστρεψε μαζί με το κινούμενο σχέδιο της.
- Τόσο πατριωτικό! - είπε ο Σινσίν.
«Καθόλου πατριώτης, αλλά απλά…» απάντησε προσβεβλημένη η Νατάσα. - Όλα είναι αστεία για σένα, αλλά αυτό δεν είναι καθόλου αστείο...
- Τι αστεία! - επανέλαβε την καταμέτρηση. - Πες τη λέξη, θα πάμε όλοι... Δεν είμαστε κάποιο είδος Γερμανών...
«Προσέξατε», είπε ο Πιέρ, «ότι έλεγε: «για μια συνάντηση».
- Λοιπόν, για ό,τι είναι...
Εκείνη την ώρα, ο Πέτια, στον οποίο κανείς δεν έδινε σημασία, πλησίασε τον πατέρα του και, ολοκόκκινος, με μια σπασμένη, άλλοτε τραχιά, άλλοτε λεπτή φωνή, είπε:
«Λοιπόν, τώρα, μπαμπά, θα πω αποφασιστικά - και μαμά, ό,τι θέλεις - θα πω αποφασιστικά ότι θα με αφήσεις να υπηρετήσω το στρατό, γιατί δεν μπορώ ... αυτό είναι όλο ...
Η Κοντέσα σήκωσε τα μάτια της στον ουρανό με φρίκη, έσφιξε τα χέρια της και γύρισε θυμωμένη στον άντρα της.
- Οπότε συμφώνησα! - είπε.
Όμως ο κόμης συνήλθε αμέσως από τον ενθουσιασμό του.
«Λοιπόν, καλά», είπε. - Εδώ είναι ένας άλλος πολεμιστής! Σταματήστε τις ανοησίες: πρέπει να μελετήσετε.
- Δεν είναι ανοησία, μπαμπά. Ο Fedya Obolensky είναι νεότερος από εμένα και έρχεται επίσης, και το πιο σημαντικό, ακόμα δεν μπορώ να μάθω τίποτα τώρα που ... - Η Petya σταμάτησε, κοκκίνισε μέχρι που ίδρωσε και είπε: - όταν η πατρίδα κινδυνεύει.
- Πλήρης, πλήρης, ανοησία...
- Μα εσύ ο ίδιος είπες ότι θα θυσιάσουμε τα πάντα.
«Πέτια, σου λέω, σκάσε», φώναξε ο κόμης κοιτάζοντας τη γυναίκα του, η οποία, χλωμή, κοίταξε με καρφωμένα μάτια τον μικρότερο γιο της.
- Και σου λέω. Θα πει λοιπόν ο Πιοτρ Κιρίλοβιτς...
«Σου λέω, είναι ανοησία, το γάλα δεν έχει στεγνώσει ακόμα, αλλά θέλει να πάει στη στρατιωτική θητεία!» Λοιπόν, καλά, σου λέω», και ο κόμης, παίρνοντας μαζί του τα χαρτιά, μάλλον για να τα διαβάσει ξανά στο γραφείο πριν ξεκουραστεί, έφυγε από το δωμάτιο.
- Πιότρ Κιρίλοβιτς, ας πάμε να καπνίσουμε...
Ο Πιερ ήταν μπερδεμένος και αναποφάσιστος. Τα ασυνήθιστα φωτεινά και ζωηρά μάτια της Νατάσα, που τον κοιτούσαν συνεχώς περισσότερο από στοργικά, τον έφεραν σε αυτή την κατάσταση.
- Όχι, νομίζω ότι θα πάω σπίτι...
- Είναι σαν να πηγαίνεις σπίτι, αλλά ήθελες να περάσεις το βράδυ μαζί μας... Και μετά ερχόσουν σπάνια. Και αυτό το δικό μου...» είπε καλοπροαίρετα ο κόμης, δείχνοντας τη Νατάσα, «είναι χαρούμενη μόνο όταν είναι μαζί σου...»
«Ναι, ξέχασα... Πρέπει οπωσδήποτε να πάω σπίτι... Τι να κάνω...» είπε βιαστικά ο Πιέρ.
«Λοιπόν, αντίο», είπε ο κόμης, βγαίνοντας εντελώς από το δωμάτιο.
- Γιατι φευγεις? Γιατί είσαι θυμωμένος? Γιατί;...» ρώτησε η Νατάσα τον Πιέρ κοιτάζοντάς τον προκλητικά στα μάτια.
Εκτός από τη δράση χημικών διεργασιών που επηρεάζουν τις επιφανειακές ιδιότητες και την αλληλεπίδραση τριβής μεταξύ των στερεών, υπάρχει μια ανοιχτή και μελετημένη Π.Α. Το Rebinder είναι ένα παρόμοιο λιπαντικό, λόγω της καθαρά μοριακής αλληλεπίδρασης του λιπαντικού με στερεές επιφάνειες, που ονομάζεται «φαινόμενο Rebinder».
Τα πραγματικά στερεά έχουν τόσο επιφανειακά όσο και εσωτερικά δομικά ελαττώματα. Κατά κανόνα, τέτοια ελαττώματα έχουν υπερβολική ελεύθερη ενέργεια. Λόγω της φυσικής προσρόφησης μορίων επιφανειοδραστικών ουσιών (επιφανειοδραστικές ουσίες), εμφανίζεται το επίπεδο της ελεύθερης επιφανειακής ενέργειας του στερεού σώματος στις θέσεις προσγείωσης τους. Αυτό μειώνει τη λειτουργία εργασίας των εξαρθρώσεων που φτάνουν στην επιφάνεια. Τα επιφανειοδραστικά διεισδύουν σε ρωγμές και στον διακρυσταλλικό χώρο, ασκώντας μηχανική επίδραση στα τοιχώματά τους και, απομακρύνοντάς τα, οδηγούν σε εύθραυστο ράγισμα του υλικού και μείωση της αντοχής των σωμάτων που έρχονται σε επαφή. Και αν τέτοιες διεργασίες αναπτύσσονται μόνο στις προεξοχές των σωμάτων επαφής, μειώνοντας την αντίσταση διάτμησης των ανωμαλιών αυτού του υλικού, τότε γενικά αυτή η διαδικασία οδηγεί σε εξομάλυνση της επιφάνειας, μείωση της ειδικής πίεσης στη ζώνη επαφής και γενικά
μείωση της τριβής και της φθοράς των σωμάτων τριβής. Αλλά εάν τα κανονικά φορτία τριβής αυξηθούν σημαντικά, οι υψηλές ειδικές πιέσεις εξαπλώνονται σε ολόκληρη την περιοχή του περιγράμματος, η μαλάκυνση του υλικού συμβαίνει σε μια μεγάλη περιοχή της επιφάνειας και οδηγεί στην πολύ γρήγορη καταστροφή του.
Το φαινόμενο Rehbinder χρησιμοποιείται ευρέως τόσο στην ανάπτυξη λιπαντικών (για αυτό, εισάγονται ειδικά επιφανειοδραστικά μέσα στο λιπαντικό), όσο και για τη διευκόλυνση της παραμόρφωσης και επεξεργασίας του υλικού στην κατασκευή εξαρτημάτων μηχανής (για αυτό, ειδικά λιπαντικά και γαλακτώματα σε χρησιμοποιούνται τα υγρά κοπής).
Το φαινόμενο Rebinder εμφανίζεται σε μια μεγάλη ποικιλία υλικών. Αυτά περιλαμβάνουν μέταλλα, πετρώματα, γυαλί, στοιχεία μηχανημάτων και εξοπλισμού. Το μέσο που προκαλεί μείωση της αντοχής μπορεί να είναι αέριο ή υγρό. Συχνά τα λιωμένα μέταλλα μπορούν να δράσουν ως επιφανειοδραστικά. Για παράδειγμα, ο χαλκός που απελευθερώνεται όταν λιώνει ένα ρουλεμάν ολίσθησης γίνεται επιφανειοδραστικό για τον χάλυβα. Διεισδύοντας σε ρωγμές και στον διακρυσταλλικό χώρο των αξόνων μεταφοράς, αυτή η διαδικασία προκαλεί εύθραυστη καταστροφή των αξόνων και προκαλεί ατυχήματα στη μεταφορά.
Χωρίς να δίνουμε τη δέουσα προσοχή στη φύση της διαδικασίας, αρχίσαμε συχνά να συναντάμε παραδείγματα όπου η αμμωνία προκαλεί ρωγμές ορειχάλκινων μερών, τα αέρια προϊόντα καύσης επιταχύνουν απότομα τη διαδικασία καταστροφής των πτερυγίων του στροβίλου, το λιωμένο χλωριούχο μαγνήσιο δρα καταστροφικά σε ανοξείδωτους χάλυβες υψηλής αντοχής και έναν αριθμό άλλων. Η γνώση της φύσης αυτών των φαινομένων ανοίγει ευκαιρίες για να αντιμετωπιστούν συγκεκριμένα ζητήματα αύξησης της αντοχής στη φθορά και καταστροφής κρίσιμων εξαρτημάτων και συγκροτημάτων μηχανών και εξοπλισμού, και με τη σωστή χρήση του φαινομένου Rehbinder, για την αύξηση της παραγωγικότητας του εξοπλισμού επεξεργασίας και της αποτελεσματικότητας του χρησιμοποιώντας ζεύγη τριβής, δηλ. για εξοικονόμηση ενέργειας.
Τα φαινόμενα διαβρεξιμότητας λήφθηκαν υπόψη για την κατάσταση ισορροπίας του συστήματος. Υπό συνθήκες δεξαμενής, παρατηρούνται ασταθείς διεργασίες που συμβαίνουν στη διεπαφή. Λόγω της μετατόπισης του λαδιού από το νερό, σχηματίζεται μια κινούμενη τριφασική περίμετρος διαβροχής. Η γωνία επαφής αλλάζει ανάλογα με την ταχύτητα και την κατεύθυνση κίνησης του υγρού (υγρός μηνίσκος, Εικ. 5.5) σε κανάλια και ρωγμές.
Εικόνα 5.5 – Σχέδιο αλλαγών στις γωνίες διαβροχής κατά την αλλαγή της κατεύθυνσης κίνησης του μηνίσκου στο τριχοειδές κανάλι: 1 – προώθηση, 2 – υποχωρώντας γωνίες διαβροχής όταν ο μηνίσκος νερού-ελαίου κινείται σε κυλινδρικό κανάλι με υδρόφιλη επιφάνεια ( – στατική γωνία διαβροχής)
Κινητικός υστέρηση διαβροχήςσυνηθίζεται να καλείται η αλλαγή στη γωνία επαφής όταν κινείται κατά μήκος μιας στερεής επιφάνειας της τριφασικής περιμέτρου διαβροχής. Η ποσότητα της υστέρησης εξαρτάται από:
στην κατεύθυνση κίνησης της περιμέτρου διαβροχής, δηλ. για το αν το νερό μετατοπίζεται από μια στερεά επιφάνεια από λάδι ή λάδι από νερό.
την ταχύτητα κίνησης της διεπαφής τριών φάσεων σε μια συμπαγή επιφάνεια·
τραχύτητα μιας συμπαγούς επιφάνειας.
προσρόφηση στην επιφάνεια των ουσιών.
Τα φαινόμενα υστέρησης εμφανίζονται κυρίως σε τραχιές επιφάνειες και είναι μοριακής φύσης. Σε γυαλισμένες επιφάνειες, η υστέρηση είναι ασθενής.
5.6 Ιδιότητες επιφανειακών στρωμάτων ρευστών σχηματισμού
Υπάρχουν διάφορες υποθέσεις σχετικά με τη δομή του επιφανειακού στρώματος.
Πολλοί ερευνητές που μελετούν τη δομή και το πάχος των λεπτών στρωμάτων υγρού συσχετίζουν το σχηματισμό στρωμάτων τοιχώματος με την πόλωση των μορίων και τον προσανατολισμό τους από την επιφάνεια ενός στερεού στις εσωτερικές περιοχές του υγρού με το σχηματισμό στρωμάτων διαλυτώματος 1.
Τα στρώματα πετρελαίου που έρχονται σε επαφή με πετρώματα σχηματισμού έχουν μια ιδιαίτερα πολύπλοκη δομή, καθώς η αλληλεπίδραση των επιφανειοδραστικών ουσιών με τα ορυκτά είναι πολύ διαφορετική.
Έχει σημειωθεί, για παράδειγμα, ότι τα αντιδραστήρια που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία επίπλευσης μπορούν να στερεωθούν στην επιφάνεια ενός ορυκτού τόσο με τη μορφή συνηθισμένων τρισδιάστατων φιλμ που σχηματίζουν μια ανεξάρτητη φάση στην επιφάνεια των ορυκτών σωματιδίων, όσο και με τη μορφή επιφανειακές ενώσεις που δεν έχουν συγκεκριμένη σύνθεση και δεν σχηματίζουν ξεχωριστή ανεξάρτητη φάση.
Τέλος, τα αντιδραστήρια μπορούν να συγκεντρωθούν στο τμήμα διάχυσης του ηλεκτρικού διπλού στρώματος και όχι στην ίδια τη διεπαφή φάσης.
Τα επιφανειοδραστικά συστατικά φαίνεται να συγκεντρώνονται πάντα όχι μόνο στην επιφάνεια, αλλά και στον τρισδιάστατο όγκο κοντά στη διεπαφή.
Πολλοί ερευνητές έχουν κάνει προσπάθειες να μετρήσουν το πάχος του φιλμ διαφόρων υγρών σε στερεά. Για παράδειγμα, σύμφωνα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων από τους B.V. Deryagin και M.M. Kusakov, το πάχος των μεμβρανών διαβροχής υδατικών διαλυμάτων αλάτων σε διάφορες στερεές επίπεδες επιφάνειες είναι περίπου 10 -5 cm (100 im). Αυτά τα στρώματα διαφέρουν από το υπόλοιπο υγρό ως προς τη δομή και τις μηχανικές ιδιότητες - ελαστικότητα διάτμησης και αυξημένο ιξώδες. Έχει διαπιστωθεί ότι οι ιδιότητες του υγρού στο επιφανειακό στρώμα αλλάζουν επίσης λόγω της συμπίεσής του. Για παράδειγμα, η πυκνότητα του νερού που προσροφάται από το silica gel, σύμφωνα με ορισμένες μετρήσεις, είναι 1027-1285 kg/m3.
Η προσρόφηση και τα σχετικά κελύφη επιδιαλυτοποίησης σε διεπαφές φάσης σε μια δεξαμενή πετρελαίου έχουν επίσης ειδικές ιδιότητες. Ορισμένα συστατικά του λαδιού μπορούν να σχηματίσουν δομημένα στρώματα προσρόφησης που μοιάζουν με γέλη (με ασυνήθιστες - ανώμαλες ιδιότητες) με υψηλό δομικό ιξώδες και σε υψηλούς βαθμούς κορεσμού του στρώματος προσρόφησης - με ελαστικότητα και μηχανική αντοχή διάτμησης.
Η έρευνα δείχνει ότι η σύνθεση των επιφανειακών στρωμάτων στη διεπιφάνεια λαδιού-νερού περιλαμβάνει ναφθενικά οξέα, ρητίνες χαμηλού μοριακού βάρους, κολλοειδή σωματίδια ρητινών και ασφαλτενίων υψηλού μοριακού βάρους, μικροκρυστάλλους παραφίνης, καθώς και σωματίδια ορυκτών και ανθρακούχων εναιωρημάτων. Υποτίθεται ότι το επιφανειακό στρώμα στη διεπιφάνεια λαδιού-νερού σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης σωματιδίων ορυκτών και άνθρακα, καθώς και μικροκρυστάλλων παραφίνης υπό την επίδραση της επιλεκτικής διαβροχής των υδρόφιλων περιοχών της επιφάνειάς τους με την υδατική φάση. Ασφαλτορητινώδεις ουσίες προσροφούνται στην ίδια επιφάνεια διεπαφής, μετατρέπονται σε κατάσταση που μοιάζει με γέλη, σωματίδια τσιμέντου παραφίνης και ορυκτών σε ένα ενιαίο μονολιθικό στρώμα. Το επιφανειακό στρώμα πυκνώνει ακόμη περισσότερο λόγω της επιδιαλυτοποίησης πηκτωμάτων ασφαλτορητινωδών ουσιών από την ελαιώδη φάση.
Οι ειδικές δομικές και μηχανικές ιδιότητες των επιφανειακών στρωμάτων καθορίζουν τη σταθεροποίηση διαφόρων συστημάτων και, ειδικότερα, την υψηλή σταθερότητα ορισμένων γαλακτωμάτων νερού-ελαίου.
Η ύπαρξη στρωμάτων προσρόφησης στη διεπιφάνεια υπολειπόμενου νερού-ελαίου έχει επίσης προφανώς κάποια επιβραδυντική επίδραση στις διαδικασίες αναμίξεως του νερού που εγχέεται στη δεξαμενή με υπολειμματικό νερό.
5.7 Σφηνωτή επίδραση λεπτών στρωμάτων υγρού.
Τα πειράματα του Deryagin. Εφέ Rebinder
Ένα υγρό που βρέχει ένα στερεό σώμα, διεισδύοντας σε λεπτές ρωγμές, μπορεί να παίξει το ρόλο μιας σφήνας και να σπρώξει τα τοιχώματά του, δηλ. Τα λεπτά στρώματα υγρού έχουν σφηνοειδή επίδραση 2. Αυτή η ιδιότητα των λεπτών στρωμάτων εκδηλώνεται επίσης όταν στερεές επιφάνειες βυθισμένες σε ένα υγρό πλησιάζουν η μία την άλλη. Σύμφωνα με την έρευνα του B.V. Deryagin, το φαινόμενο σφήνωσης συμβαίνει με την προϋπόθεση ότι το πάχος του στρώματος η Το υγρό που απομακρύνει την επιφάνεια της ρωγμής είναι μικρότερο από μια ορισμένη τιμή η cr. Στο η > η crτο φαινόμενο σφήνωσης είναι μηδέν και στο η < η crαυξάνεται με τη μείωση του πάχους του υγρού στρώματος, δηλαδή από τη στιγμή η ≤ η crΓια να έρθουν οι επιφάνειες των σωματιδίων πιο κοντά, πρέπει να εφαρμοστεί ένα εξωτερικό φορτίο σε αυτές.
Οι παράγοντες που δημιουργούν το φαινόμενο σφήνωσης είναι δυνάμεις ιοντοηλεκτροστατικής προέλευσης και η ειδική κατάσταση συσσωμάτωσης των πολικών υγρών κοντά στις οριακές επιφάνειες.
Αναφέρθηκε προηγουμένως ότι οι ιδιότητες του στρώματος διαλυτοποίησης στην επιφάνεια ενός στερεού διαφέρουν έντονα από τις ιδιότητες του υπόλοιπου υγρού. Αυτό το (διαλυτωμένο) στρώμα μπορεί να θεωρηθεί ως ειδική οριακή φάση. Επομένως, όταν τα σωματίδια πλησιάζουν σε αποστάσεις μικρότερες από το διπλάσιο του πάχους των στρωμάτων επιδιαλυτοποίησης, πρέπει να εφαρμόζεται εξωτερικό φορτίο στα σωματίδια.
Η διαφοροποιημένη πίεση ιόντων-ηλεκτροστατικής προέλευσης προκύπτει λόγω μεταβολών στη συγκέντρωση ιόντων στο στρώμα που χωρίζει τα σωματίδια και στο διάλυμα που τα περιβάλλει.
Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του πειράματος, όσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός μεταξύ του υγρού και των επιφανειών του στερεού σώματος, τόσο μεγαλύτερο είναι το φαινόμενο σφήνωσης. Μπορεί να ενισχυθεί με την εισαγωγή επιφανειοδραστικών ουσιών στο υγρό που απορροφώνται καλά από την επιφάνεια του στερεού. Το φαινόμενο Rebinder βασίζεται σε αυτό το φαινόμενο. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι μικρές ποσότητες επιφανειοδραστικών ουσιών προκαλούν απότομη επιδείνωση των μηχανικών ιδιοτήτων του στερεού. Η μείωση της προσρόφησης στην αντοχή των στερεών εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Εντείνεται αν το σώμα υποβληθεί σε εφελκυστικές δυνάμεις και αν το υγρό βρέξει καλά την επιφάνεια.
Η επίδραση της μείωσης της προσρόφησης στην αντοχή χρησιμοποιείται στη διάνοιξη φρεατίων. Όταν χρησιμοποιείτε διαλύματα που περιέχουν ειδικά επιλεγμένα τασιενεργά ως υγρά έκπλυσης, η διάτρηση σε σκληρούς βράχους είναι αισθητά ευκολότερη.
REBINDER Petr Aleksandrovich (03.X.1898-12.VII.1972), Σοβιετικός φυσικοχημικός, ακαδημαϊκός της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ από το 1946 (αντεπιστέλλον μέλος από το 1933), γεννημένος στην Αγία Πετρούπολη. Αποφοίτησε από τη Φυσικομαθηματική Σχολή του Πανεπιστημίου της Μόσχας (1924). Το 1922-1932 εργάστηκε στο Ινστιτούτο Φυσικής και Βιοφυσικής της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ και ταυτόχρονα (το 1923-1941) στο Κρατικό Παιδαγωγικό Ινστιτούτο της Μόσχας. K. Liebknecht (από το 1923 - καθηγητής), από το 1935 - επικεφαλής του τμήματος συστημάτων διασποράς στο Colloid-Electrochemical Institute (από το 1945 - Ινστιτούτο Φυσικής Χημείας) της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ, από το 1942 - επικεφαλής του τμήματος κολλοειδής χημεία στο πανεπιστήμιο της Μόσχας.
Τα έργα του Rehbinder είναι αφιερωμένα στη φυσική χημεία των συστημάτων διασποράς και των επιφανειακών φαινομένων. Το 1928, ο επιστήμονας ανακάλυψε το φαινόμενο της μείωσης της αντοχής των στερεών λόγω της αναστρέψιμης φυσικοχημικής επίδρασης του περιβάλλοντος σε αυτά (φαινόμενο Rehbinder) και στη δεκαετία του 1930-1940. ανέπτυξε τρόπους για τη διευκόλυνση της επεξεργασίας πολύ σκληρών και δύσκολα κοπών υλικών.
Ανακάλυψε την ηλεκτροτριχοειδή επίδραση της πλαστικοποίησης μονοκρυστάλλων μετάλλων κατά τη διαδικασία ερπυσμού κατά την πόλωση της επιφάνειάς τους σε διαλύματα ηλεκτρολυτών, μελέτησε τα χαρακτηριστικά των υδατικών διαλυμάτων επιφανειοδραστικών ουσιών, την επίδραση των στρωμάτων προσρόφησης στις ιδιότητες των συστημάτων διασποράς, που αναγνωρίστηκε (1935 -1940) τις κύριες αρχές σχηματισμού και σταθεροποίησης αφρού και γαλακτωμάτων, καθώς και της διαδικασίας αντιστροφής φάσης στα γαλακτώματα.
Ο επιστήμονας διαπίστωσε ότι η δράση καθαρισμού περιλαμβάνει ένα πολύπλοκο σύνολο κολλοειδών χημικών διεργασιών. Ο Rebinder μελέτησε τις διαδικασίες σχηματισμού και δομής μικκυλίων επιφανειοδραστικών, ανέπτυξε ιδέες για ένα θερμοδυναμικό σταθερό μικκύλιο σαπουνιών με λυοφοβικό εσωτερικό πυρήνα σε λυόφιλο περιβάλλον. Ο επιστήμονας επέλεξε και αιτιολόγησε τις βέλτιστες παραμέτρους για τον χαρακτηρισμό των ρεολογικών ιδιοτήτων των συστημάτων διασποράς και πρότεινε μεθόδους για τον προσδιορισμό τους.
Το 1956, ο επιστήμονας ανακάλυψε το φαινόμενο της μείωσης της προσρόφησης στην αντοχή των μετάλλων υπό την επίδραση τήγματος μετάλλων. Στη δεκαετία του 1950 Οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα νέο πεδίο επιστήμης - φυσική και χημική μηχανική. Όπως έγραψε ο ίδιος ο Rehbinder: «Το απόλυτο καθήκον της φυσικοχημικής μηχανικής είναι να αναπτύξει την επιστημονική βάση για την απόκτηση στερεών και συστημάτων με δεδομένες δομές και μηχανικές ιδιότητες. Κατά συνέπεια, το καθήκον αυτού του τομέα περιλαμβάνει τη δημιουργία μιας βέλτιστα στοχευμένης τεχνολογίας για την παραγωγή και την επεξεργασία όλων ουσιαστικά των δομικών και δομικών υλικών σύγχρονης τεχνολογίας - σκυρόδεμα, μέταλλα και κράματα, ιδιαίτερα ανθεκτικά στη θερμότητα, κεραμικά και μεταλλοκεραμικά, καουτσούκ , πλαστικά, λιπαντικά.”
Από το 1958, ο Rebinder είναι πρόεδρος του Επιστημονικού Συμβουλίου της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ για προβλήματα φυσικής και χημικής μηχανικής και χημείας κολλοειδών, και στη συνέχεια (από το 1967) πρόεδρος της Εθνικής Επιτροπής της ΕΣΣΔ υπό τη Διεθνή Επιτροπή για τα επιφανειοδραστικά. Από το 1968 έως το 1972 ήταν αρχισυντάκτης του Colloid Journal. Ο επιστήμονας τιμήθηκε με δύο Τάγματα Λένιν, είχε τον τίτλο του Ήρωα της Σοσιαλιστικής Εργασίας (1968), βραβευμένος με το Κρατικό Βραβείο της ΕΣΣΔ (1942).
Το φαινόμενο Rehbinder, η επίδραση της προσρόφησης μειώνει την αντοχή των στερεών, διευκολύνοντας την παραμόρφωση και την καταστροφή των στερεών λόγω της αναστρέψιμης φυσικοχημικής επίδρασης του περιβάλλοντος. Ανακαλύφθηκε από τον P. A. Rebinder (1928) κατά τη μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων του ασβεστίτη και των κρυστάλλων ορυκτού άλατος. Πιθανό όταν ένα στερεό σώμα σε κατάσταση καταπόνησης έρχεται σε επαφή με ένα υγρό (ή αέριο) δραστικό στην προσρόφηση μέσο. Το φαινόμενο Rebinder είναι πολύ καθολικό - παρατηρείται σε στερεά μέταλλα, ιοντικά, ομοιοπολικά και μοριακά μονο- και πολυκρυσταλλικά στερεά, γυαλιά και πολυμερή, μερικώς κρυσταλλωμένα και άμορφα, πορώδη και στερεά. Η κύρια προϋπόθεση για την εκδήλωση του φαινομένου Rehbinder είναι η σχετική φύση των φάσεων επαφής (στερεό σώμα και μέσο) στη χημική σύνθεση και δομή. Η μορφή και ο βαθμός εκδήλωσης του αποτελέσματος εξαρτώνται από την ένταση των διατομικών (διαμοριακών) αλληλεπιδράσεων των φάσεων επαφής, το μέγεθος και τον τύπο της τάσης (απαιτείται τάση εφελκυσμού), τον ρυθμό παραμόρφωσης και τη θερμοκρασία. Σημαντικό ρόλο παίζει η πραγματική δομή του σώματος - η παρουσία εξαρθρώσεων, ρωγμών, ξένων εγκλεισμάτων κ.λπ. Μια χαρακτηριστική μορφή εκδήλωσης του φαινομένου Rehbinder είναι μια επαναλαμβανόμενη πτώση της αντοχής, μια αύξηση της ευθραυστότητας του στερεού σώματος , και μείωση της αντοχής του. Έτσι, μια πλάκα ψευδαργύρου εμποτισμένη σε υδράργυρο δεν λυγίζει υπό φορτίο, αλλά σπάει εύθραυστα. Μια άλλη μορφή εκδήλωσης είναι η πλαστικοποιητική επίδραση του μέσου σε στερεά υλικά, για παράδειγμα, νερό στο γύψο, οργανικά τασιενεργά σε μέταλλα κ.λπ. Το θερμοδυναμικό φαινόμενο Rebinder προκαλείται από τη μείωση του έργου σχηματισμού μιας νέας επιφάνειας κατά την παραμόρφωση ως αποτέλεσμα της μείωσης της ενέργειας της ελεύθερης επιφάνειας ενός στερεού υπό την επίδραση του περιβάλλοντος . Η μοριακή φύση του αποτελέσματος είναι να διευκολύνει τη ρήξη και την αναδιάταξη των διαμοριακών (διατομικών, ιοντικών) δεσμών σε ένα στερεό με την παρουσία ενεργών στην προσρόφηση και ταυτόχρονα επαρκώς κινητών ξένων μορίων (άτομα, ιόντα).
Οι πιο σημαντικοί τομείς τεχνικής εφαρμογής είναι η διευκόλυνση και η βελτίωση της μηχανικής επεξεργασίας διαφόρων (ιδιαίτερα πολύ σκληρών και δύσκολων στη μηχανική κατεργασία) υλικών, η ρύθμιση των διαδικασιών τριβής και φθοράς με τη χρήση λιπαντικών, η αποτελεσματική απόκτηση θρυμματισμένων υλικών, η λήψη στερεών και υλικών με δεδομένο διάσπαρτη δομή και ο απαιτούμενος συνδυασμός μηχανικών και άλλων ιδιοτήτων με αποσύνθεση και επακόλουθη συμπύκνωση χωρίς εσωτερικές καταπονήσεις. Ένα περιβάλλον ενεργό στην προσρόφηση μπορεί επίσης να προκαλέσει σημαντική βλάβη, για παράδειγμα, μείωση της αντοχής και της ανθεκτικότητας των εξαρτημάτων και των υλικών της μηχανής υπό συνθήκες λειτουργίας. Η εξάλειψη των παραγόντων που συμβάλλουν στην εκδήλωση του φαινομένου Rebinder σε αυτές τις περιπτώσεις καθιστά δυνατή την προστασία των υλικών από ανεπιθύμητες περιβαλλοντικές επιδράσεις.
Ακόμη και τα ισχυρότερα σώματα έχουν τεράστιο αριθμό ελαττωμάτων, τα οποία εξασθενούν την αντοχή τους στο φορτίο και τα καθιστούν λιγότερο δυνατά σε σύγκριση με αυτό που προβλέπει η θεωρία. Κατά τη μηχανική καταστροφή ενός συμπαγούς σώματος, η διαδικασία ξεκινά από το σημείο όπου βρίσκονται τα μικροελαττώματα. Η αύξηση του φορτίου οδηγεί στην ανάπτυξη μικρορωγμών στο σημείο του ελαττώματος. Ωστόσο, η αφαίρεση του φορτίου οδηγεί στην αποκατάσταση της αρχικής δομής: το πλάτος της μικρορωγμής είναι συχνά ανεπαρκές για να ξεπεραστούν πλήρως οι δυνάμεις της διαμοριακής (διατομικής) αλληλεπίδρασης. Η μείωση του φορτίου οδηγεί σε «συρρίκνωση» της μικρορωγμής, οι δυνάμεις της διαμοριακής αλληλεπίδρασης αποκαθίστανται σχεδόν πλήρως και η ρωγμή εξαφανίζεται. Το θέμα είναι επίσης ότι ο σχηματισμός μιας ρωγμής είναι ο σχηματισμός μιας νέας επιφάνειας ενός στερεού σώματος και μια τέτοια διαδικασία απαιτεί τη δαπάνη ενέργειας ίση με την ενέργεια επιφανειακής τάσης πολλαπλασιασμένη με το εμβαδόν αυτής της επιφάνειας. Η μείωση του φορτίου οδηγεί σε «συρρίκνωση» των ρωγμών, καθώς το σύστημα τείνει να μειώνει την ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτό. Επομένως, για την επιτυχή καταστροφή ενός στερεού, είναι απαραίτητο να επικαλυφθεί η επιφάνεια που προκύπτει με μια ειδική ουσία που ονομάζεται επιφανειοδραστική ουσία, η οποία θα μειώσει το έργο της υπέρβασης των μοριακών δυνάμεων κατά το σχηματισμό μιας νέας επιφάνειας. Τα επιφανειοδραστικά διεισδύουν σε μικρορωγμές, καλύπτουν τις επιφάνειές τους με ένα στρώμα πάχους μόλις ενός μορίου (που καθιστά δυνατή τη χρήση πολύ μικρών ποσοτήτων προσθέτων αυτών των ουσιών), αποτρέποντας τη διαδικασία «κατάρρευσης», αποτρέποντας την επανάληψη της μοριακής αλληλεπίδρασης.
Τα επιφανειοδραστικά, υπό ορισμένες συνθήκες, διευκολύνουν την άλεση των στερεών. Η πολύ λεπτή (μέχρι το μέγεθος των κολλοειδών σωματιδίων) λείανση στερεών είναι γενικά αδύνατο να επιτευχθεί χωρίς την προσθήκη επιφανειοδραστικών ουσιών.
Τώρα μένει να θυμηθούμε ότι η καταστροφή ενός στερεού σώματος (δηλαδή ο σχηματισμός νέων μικρορωγμών) ξεκινά ακριβώς από τον τόπο όπου βρίσκεται το ελάττωμα στη δομή αυτού του σώματος. Επιπλέον, το προστιθέμενο επιφανειοδραστικό απορροφάται επίσης κυρίως στις θέσεις των ελαττωμάτων - διευκολύνοντας έτσι την προσρόφησή του στα τοιχώματα των μελλοντικών μικρορωγμών. Ας παραθέσουμε τα λόγια του Ακαδημαϊκού Rebinder: «Ο διαχωρισμός ενός μέρους συμβαίνει ακριβώς σε αυτά τα αδύνατα σημεία [τοποθεσία ελαττωμάτων] και, κατά συνέπεια, τα μικρά σωματίδια του σώματος που σχηματίζονται κατά τη λείανση δεν περιέχουν πλέον αυτά τα πιο επικίνδυνα ελαττώματα. Για να είμαστε πιο ακριβείς, η πιθανότητα να συναντήσετε ένα επικίνδυνο αδύναμο σημείο γίνεται μικρότερη, όσο μικρότερο είναι το μέγεθός του.
Εάν, αλέθοντας ένα πραγματικό στερεό σώμα οποιασδήποτε φύσης, φτάσουμε σε σωματίδια των οποίων οι διαστάσεις είναι περίπου ίδιες με τις αποστάσεις μεταξύ των πιο επικίνδυνων ελαττωμάτων, τότε αυτά τα σωματίδια είναι σχεδόν βέβαιο ότι δεν θα περιέχουν επικίνδυνα δομικά ελαττώματα, θα γίνουν πολύ ισχυρότερα από τα μεγάλα δείγματα του ίδιου το ίδιο το σώμα. Κατά συνέπεια, πρέπει να συνθλίψει κανείς ένα στερεό σε αρκετά μικρά κομμάτια και αυτά τα κομμάτια της ίδιας φύσης, της ίδιας σύνθεσης θα είναι τα πιο ανθεκτικά, σχεδόν ιδανικά δυνατά».
Στη συνέχεια, αυτά τα ομοιογενή, χωρίς ελαττώματα σωματίδια πρέπει να συνδυαστούν, ένα συμπαγές (υψηλής αντοχής) σώμα του απαιτούμενου μεγέθους και σχήματος πρέπει να κατασκευαστεί από αυτά, τα σωματίδια πρέπει να αναγκαστούν να συσκευαστούν σφιχτά και να ενωθούν πολύ σταθερά μεταξύ τους. Το μηχάνημα ή το δομικό μέρος που προκύπτει πρέπει να είναι πολύ πιο ανθεκτικό από το αρχικό υλικό πριν από την άλεση. Φυσικά, δεν είναι τόσο ισχυρό όσο ένα ξεχωριστό σωματίδιο, καθώς θα εμφανιστούν νέα ελαττώματα στα σημεία σύντηξης. Ωστόσο, εάν η διαδικασία συνδυασμού σωματιδίων πραγματοποιηθεί επιδέξια, η αντοχή του αρχικού υλικού θα ξεπεραστεί. Αυτό απαιτεί τα μικρά σωματίδια να συσκευάζονται ιδιαίτερα σφιχτά, έτσι ώστε να προκύψουν ξανά δυνάμεις διαμοριακής αλληλεπίδρασης μεταξύ τους. Συνήθως, αυτό γίνεται με συμπίεση σωματιδίων με συμπίεση και θέρμανση. Το λεπτόκοκκο αδρανή που λαμβάνεται με συμπίεση θερμαίνεται χωρίς να λιώσει. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, το πλάτος των θερμικών δονήσεων των μορίων (ατόμων) στο κρυσταλλικό πλέγμα αυξάνεται. Στα σημεία επαφής, τα δονούμενα μόρια δύο γειτονικών σωματιδίων έρχονται πιο κοντά και αναμειγνύονται. Οι δυνάμεις πρόσφυσης αυξάνονται, τα σωματίδια έλκονται μεταξύ τους, χωρίς ουσιαστικά να αφήνουν κενά ή πόρους και τα ελαττώματα στα σημεία επαφής εξαφανίζονται.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα σωματίδια μπορούν να κολληθούν ή να συγκολληθούν μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, η διαδικασία πρέπει να εκτελείται με τέτοιο τρόπο ώστε οι στρώσεις κόλλας ή συγκόλλησης να μην περιέχουν ελαττώματα.
Μια ριζική βελτίωση στη διαδικασία λείανσης στερεών, που βασίζεται στην πρακτική εφαρμογή του φαινομένου Rehbinder, έχει αποδειχθεί πολύ χρήσιμη για πολλές βιομηχανίες. Οι τεχνολογικές διαδικασίες λείανσης έχουν επιταχυνθεί σημαντικά, ενώ η κατανάλωση ενέργειας έχει μειωθεί αισθητά. Η λεπτή λείανση έχει καταστήσει δυνατή την εκτέλεση πολλών τεχνολογικών διεργασιών σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις. Ως αποτέλεσμα, ελήφθησαν υλικά υψηλότερης ποιότητας: σκυρόδεμα, κεραμικά και μεταλλοκεραμικά προϊόντα, βαφές, μάζες μολυβιών, χρωστικές ουσίες, πληρωτικά και πολλά άλλα. Διευκολύνεται η μηχανική επεξεργασία πυρίμαχων και ανθεκτικών στη θερμότητα χάλυβων.
Έτσι περιγράφει ο ίδιος τη μέθοδο εφαρμογής του φαινομένου Rehbinder: «Τα δομικά μέρη από τσιμεντομπετόν μπορούν να συνδυαστούν αξιόπιστα σε μια μονολιθική κατασκευή με κόλληση με τσιμεντοκολλοειδή δονητική κόλλα... Τέτοια κόλλα είναι ένα μείγμα λεπτώς αλεσμένου τσιμέντου (μέρος που μπορεί να αντικατασταθεί με ψιλοτριμμένη άμμο) με εξαιρετικά μικρή ποσότητα νερού και προσθήκη επιφανειοδραστικής ουσίας. Το μείγμα υγροποιείται με ακραίες δονήσεις κατά την εφαρμογή στις συγκολλημένες επιφάνειες με τη μορφή λεπτής στρώσης. Μετά από γρήγορη σκλήρυνση, το στρώμα κόλλας γίνεται το ισχυρότερο σημείο της δομής.»
Η χρήση των ιδεών του ακαδημαϊκού Rehbinder σχετικά με τη διευκόλυνση της διαδικασίας λείανσης στερεών έχει μεγάλη πρακτική σημασία, για παράδειγμα, για την ανάπτυξη μιας μεθόδου για τη μείωση της αντοχής των ορυκτών προκειμένου να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της γεώτρησης σε σκληρά πετρώματα.
Μείωση της αντοχής των μετάλλων υπό την επίδραση τήγματος μετάλλων.Το 1956, ο Rehbinder ανακάλυψε το φαινόμενο της μείωσης της αντοχής των μετάλλων υπό την επίδραση τήγματος μετάλλων. Έχει αποδειχθεί ότι η μεγαλύτερη μείωση της επιφανειακής ενέργειας ενός στερεού (μετάλλου) σχεδόν στο μηδέν μπορεί να προκληθεί από τηγμένα μέσα που είναι κοντά στο στερεό σε μοριακή φύση. Έτσι, η αντοχή στον εφελκυσμό των μονοκρυστάλλων ψευδαργύρου μειώθηκε δεκάδες φορές με την εφαρμογή ενός στρώματος υγρού μετάλλου κασσίτερου πάχους 1 micron ή λιγότερο στην επιφάνειά τους. Παρόμοια αποτελέσματα για πυρίμαχα και ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα παρατηρούνται υπό την επίδραση υγρών μετάλλων χαμηλής τήξης.
Το φαινόμενο που ανακαλύφθηκε αποδείχθηκε πολύ σημαντικό για τη βελτίωση των μεθόδων διαμόρφωσης μετάλλων. Αυτή η διαδικασία είναι αδύνατη χωρίς τη χρήση λιπαντικού. Για υλικά νέας τεχνολογίας - πυρίμαχα και ανθεκτικά στη θερμότητα κράματα - η επεξεργασία διευκολύνεται ιδιαίτερα από τη χρήση ενεργών λιπαντικών που μαλακώνουν τα λεπτά επιφανειακά στρώματα του μετάλλου (το οποίο, στην πραγματικότητα, συμβαίνει υπό την επίδραση μικρών ποσοτήτων τήγματος μετάλλων). Σε αυτή την περίπτωση, το μέταλλο φαίνεται να λιπαίνει μόνο του - η επιβλαβής υπερβολική παραμόρφωση που συμβαίνει κατά την επεξεργασία, η οποία προκαλεί τη λεγόμενη σκλήρυνση - εξαλείφεται μια αύξηση της αντοχής που παρεμβαίνει στην επεξεργασία. Ανοίγονται νέες δυνατότητες επεξεργασίας μετάλλων με πίεση σε κανονικές και υψηλές θερμοκρασίες: η ποιότητα των προϊόντων αυξάνεται, η φθορά του εργαλείου επεξεργασίας και η κατανάλωση ενέργειας για επεξεργασία μειώνονται.
Αντί να μετατρέπετε ακριβό μέταλλο σε ροκανίδια κατά τη διαδικασία κατασκευής ενός προϊόντος με κοπή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια πλαστική αλλαγή στο σχήμα: επεξεργασία υπό πίεση χωρίς απώλεια μετάλλου. Παράλληλα, αυξάνεται και η ποιότητα των προϊόντων.
Η απότομη μείωση της αντοχής του επιφανειακού στρώματος μετάλλων παίζει σημαντικό ρόλο στη βελτίωση της απόδοσης των μονάδων τριβής. Προκύπτει ένας μηχανισμός ελέγχου φθοράς που λειτουργεί αυτόματα: εάν υπάρχουν τυχαίες ανωμαλίες στις επιφάνειες τριβής (γρέζια, γρατζουνιές κ.λπ.), αναπτύσσεται υψηλή τοπική πίεση στα σημεία εξάρθρωσής τους, προκαλώντας επιφανειακή ροή μετάλλων, η οποία διευκολύνεται σημαντικά υπό τη δράση των προσροφημένων λιώνει (το μέταλλο που έχει διαβραχεί με τήξη χάνει αντοχή). Οι επιφάνειες τριβής μπορούν εύκολα να λειανθούν ή να γυαλιστούν. Η εισαγόμενη «λίπανση» προκαλεί επιταχυνόμενη «φθορά» των ανωμαλιών και αυξάνεται η ταχύτητα λειτουργίας (run-in) των μηχανών.
Τα τήγματα ενεργών ακαθαρσιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως τροποποιητές της διαδικασίας κρυστάλλωσης. Προσροφημένοι στους κρυστάλλους των σπόρων του απελευθερωμένου μετάλλου, μειώνουν τον ρυθμό ανάπτυξής τους. Έτσι, σχηματίζεται μια λεπτόκοκκη μεταλλική κατασκευή με μεγαλύτερη αντοχή.
Έχει αναπτυχθεί μια διαδικασία για την «εκπαίδευση» του μετάλλου σε ένα επιφανειοδραστικό μέσο. Το μέταλλο υπόκειται σε περιοδικές επιφανειακές κρούσεις που δεν οδηγούν σε καταστροφή. Λόγω της ανακούφισης των πλαστικών παραμορφώσεων στα επιφανειακά στρώματα, το μέταλλο στον εσωτερικό όγκο φαίνεται να «ζυμώνει», και το κρυσταλλικό πλέγμα των κόκκων διασκορπίζεται. Εάν μια τέτοια διαδικασία εκτελείται σε θερμοκρασία κοντά στη θερμοκρασία στην οποία το μέταλλο αρχίζει να ανακρυσταλλώνεται, σχηματίζεται μια λεπτή κρυσταλλική δομή με πολύ υψηλότερη σκληρότητα σε ένα επιφανειακά ενεργό μέσο. Και η λείανση μετάλλων για τη λήψη λεπτής σκόνης δεν μπορεί να επιτευχθεί χωρίς τη χρήση επιφανειοδραστικών τήγματος. Στη συνέχεια, παράγονται προϊόντα από αυτή τη σκόνη με θερμή πίεση (σε πλήρη συμφωνία με τη διαδικασία σκλήρυνσης υλικών από σκόνες που περιγράφονται παραπάνω).
ΕΠΙΔΡΑΣΗ REBINDER ΣΕ ΠΟΛΥΜΕΡΗ. Ο εξαιρετικός Σοβιετικός φυσικοχημικός Ακαδημαϊκός Pyotr Aleksandrovich Rebinder ήταν ο πρώτος που προσπάθησε να επηρεάσει το έργο της καταστροφής ενός στερεού. Ήταν ο Rebinder που κατάφερε να καταλάβει πώς θα μπορούσε να γίνει αυτό. Πίσω στη δεκαετία του 20 του περασμένου αιώνα, χρησιμοποίησε για το σκοπό αυτό τις λεγόμενες επιφανειοδραστικές ή προσροφητικά δραστικές ουσίες, οι οποίες μπορούν να απορροφηθούν αποτελεσματικά στην επιφάνεια ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις στο περιβάλλον και να μειώσουν απότομα την επιφάνεια τάση των στερεών. Τα μόρια αυτών των ουσιών επιτίθενται σε διαμοριακούς δεσμούς στην άκρη μιας αναπτυσσόμενης ρωγμής και, προσροφημένα σε νεοσχηματισμένες επιφάνειες, τους αποδυναμώνουν. Επιλέγοντας ειδικά υγρά και εισάγοντάς τα στην επιφάνεια ενός καταστρεπτού στερεού, το Rebinder πέτυχε μια εντυπωσιακή μείωση στο έργο της θραύσης υπό τάση (Εικ. 1). Το σχήμα δείχνει τις καμπύλες τάσης-παραμόρφωσης ενός μονοκρυστάλλου ψευδαργύρου (μιας πλάκας πάχους περίπου ενός χιλιοστού) απουσία και παρουσία επιφανειοδραστικού υγρού. Η στιγμή της καταστροφής και στις δύο περιπτώσεις σημειώνεται με βέλη. Φαίνεται ξεκάθαρα ότι αν απλώς τεντώσετε το δείγμα, σπάει σε επιμήκυνση μεγαλύτερη από 600%. Εάν όμως η ίδια διαδικασία πραγματοποιηθεί με την εφαρμογή υγρού κασσίτερου στην επιφάνειά του, η καταστροφή συμβαίνει σε επιμήκυνση μόνο ~10%. Δεδομένου ότι το έργο της καταστροφής είναι η περιοχή κάτω από την καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης, είναι εύκολο να διαπιστωθεί ότι η παρουσία του υγρού μειώνει το έργο ούτε κατά φορές, αλλά κατά τάξεις μεγέθους. Ήταν αυτό το φαινόμενο που ονομάστηκε φαινόμενο Rehbinder, ή μείωση της προσρόφησης στην αντοχή των στερεών.
Εικ.1. Εξάρτηση της τάσης από την παραμόρφωση μονοκρυστάλλων ψευδαργύρου στους 400°C: 1 - στον αέρα. 2 -- σε λιωμένο κασσίτερο
Το φαινόμενο Rehbinder είναι ένα παγκόσμιο φαινόμενο· παρατηρείται κατά την καταστροφή οποιωνδήποτε στερεών, συμπεριλαμβανομένων των πολυμερών. Ωστόσο, η φύση του αντικειμένου εισάγει τα δικά του χαρακτηριστικά στη διαδικασία καταστροφής και τα πολυμερή δεν αποτελούν εξαίρεση από αυτή την άποψη. Οι πολυμερείς μεμβράνες αποτελούνται από μεγάλα, ολόκληρα μόρια που συγκρατούνται μεταξύ τους από δυνάμεις van der Waals, ή δεσμούς υδρογόνου, που είναι αισθητά πιο αδύναμοι από τους ομοιοπολικούς δεσμούς μέσα στα ίδια τα μόρια. Επομένως, ένα μόριο, ακόμη και ως μέλος μιας συλλογικότητας, διατηρεί ορισμένες απομόνωση και ατομικές ιδιότητες. Το κύριο χαρακτηριστικό των πολυμερών είναι η δομή της αλυσίδας των μακρομορίων τους, η οποία εξασφαλίζει την ευκαμψία τους. Ευελιξία μορίων, δηλ. Η ικανότητά τους να αλλάζουν το σχήμα τους (λόγω παραμόρφωσης των γωνιών σύνδεσης και περιστροφών των συνδέσμων) υπό την επίδραση της εξωτερικής μηχανικής καταπόνησης και ορισμένων άλλων παραγόντων είναι η βάση όλων των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων των πολυμερών. Πρώτα απ 'όλα, η ικανότητα των μακρομορίων να προσανατολίζονται αμοιβαία. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι το τελευταίο ισχύει μόνο για γραμμικά πολυμερή. Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός ουσιών που έχουν υψηλό μοριακό βάρος (για παράδειγμα, πρωτεΐνες και άλλα βιολογικά αντικείμενα), αλλά δεν έχουν τις ειδικές ιδιότητες των πολυμερών, καθώς οι ισχυρές ενδομοριακές αλληλεπιδράσεις εμποδίζουν τα μακρομόριά τους να λυγίσουν. Επιπλέον, ένας τυπικός εκπρόσωπος πολυμερών - φυσικό καουτσούκ - που "διασυνδέεται" με τη βοήθεια ειδικών ουσιών (διαδικασία βουλκανισμού), μπορεί να μετατραπεί σε στερεή ουσία - εβονίτη, η οποία δεν παρουσιάζει καθόλου σημάδια ιδιοτήτων πολυμερούς.
Στα πολυμερή, το φαινόμενο Rehbinder εκδηλώνεται με έναν πολύ μοναδικό τρόπο. Σε ένα υγρό που είναι ενεργό στην προσρόφηση, η εμφάνιση και η ανάπτυξη μιας νέας επιφάνειας παρατηρείται όχι μόνο κατά την καταστροφή, αλλά πολύ νωρίτερα - ακόμη και κατά τη διαδικασία παραμόρφωσης πολυμερούς, η οποία συνοδεύεται από τον προσανατολισμό των μακρομορίων.
Εικ.2. Εμφάνιση δειγμάτων τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου τεντωμένα στον αέρα (α) και σε ένα δραστικό στην προσρόφηση μέσο (n-προπανόλη) (β).
ανασυνδετικό πολυμερές αντοχή μετάλλου
Το Σχήμα 2 δείχνει εικόνες δύο δειγμάτων lavsan, το ένα από τα οποία τεντώθηκε στον αέρα και το άλλο σε ένα δραστικό στην προσρόφηση υγρό. Φαίνεται ξεκάθαρα ότι στην πρώτη περίπτωση εμφανίζεται λαιμός στο δείγμα. Στη δεύτερη περίπτωση, το φιλμ δεν στενεύει, αλλά γίνεται γαλακτώδες και όχι διαφανές. Οι λόγοι για την παρατηρούμενη λεύκανση γίνονται σαφείς με τη μικροσκοπική εξέταση.
Εικ.3. Ηλεκτρονική μικρογραφία δείγματος τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου παραμορφωμένου σε η-προπανόλη. (Ζουμ 1000)
Αντί για μονολιθικό διαφανή λαιμό, σχηματίζεται μια μοναδική ινώδης-πορώδης δομή στο πολυμερές, που αποτελείται από νηματοειδή συσσωματώματα μακρομορίων (ινίδια) που διαχωρίζονται από μικροκενά (πόρους). Σε αυτή την περίπτωση, ο αμοιβαίος προσανατολισμός των μακρομορίων επιτυγχάνεται όχι σε μονολιθικό λαιμό, αλλά μέσα στα ινίδια. Δεδομένου ότι τα ινίδια διαχωρίζονται στο διάστημα, μια τέτοια δομή περιέχει έναν τεράστιο αριθμό μικροκενών, τα οποία διασκορπίζουν έντονα το φως και δίνουν στο πολυμερές ένα γαλακτώδες λευκό χρώμα. Οι πόροι γεμίζουν με υγρό, έτσι η ετερογενής δομή διατηρείται ακόμη και μετά την αφαίρεση της παραμορφωτικής τάσης. Η ινώδης-πορώδης δομή εμφανίζεται σε ειδικές ζώνες και, καθώς το πολυμερές παραμορφώνεται, συλλαμβάνει έναν αυξανόμενο όγκο. Η ανάλυση των μικροσκοπικών εικόνων κατέστησε δυνατή τη διαπίστωση των χαρακτηριστικών των δομικών αναδιατάξεων στο πολυμερές που υπόκειται σε τρέλα (Εικ. 4).
Εικ.4. Σχηματική αναπαράσταση των επιμέρους σταδίων της τρέλας του πολυμερούς: I - έναρξη τρέλας, II - ανάπτυξη τρέλας, III - διεύρυνση τρέλας.
Έχοντας προκύψει από οποιοδήποτε ελάττωμα (ανομοιογένεια δομής), οι οποίες είναι άφθονες στην επιφάνεια οποιουδήποτε πραγματικού στερεού, οι τρέλες αναπτύσσονται σε ολόκληρη τη διατομή του τεντωμένου πολυμερούς προς την κατεύθυνση κάθετη προς τον άξονα εφελκυστικής τάσης, διατηρώντας σταθερή και πολύ μικρή ( ~1 μm) πλάτος. Υπό αυτή την έννοια, μοιάζουν με αληθινές ρωγμές κατάγματος. Όταν όμως η τρέλα «κόβει» ολόκληρη τη διατομή του πολυμερούς, το δείγμα δεν διασπάται σε ξεχωριστά μέρη, αλλά παραμένει ένα ενιαίο σύνολο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι απέναντι άκρες μιας τέτοιας περίεργης ρωγμής συνδέονται με τα λεπτότερα νήματα προσανατολισμένου πολυμερούς (Εικ. 3). Οι διαστάσεις (διάμετροι) των ινιδιακών σχηματισμών, καθώς και τα μικροκενά που τους χωρίζουν, είναι 1–10 nm.
Όταν τα ινίδια που συνδέουν τα απέναντι τοιχώματα των τρελών μακραίνουν αρκετά, αρχίζει η διαδικασία της σύντηξής τους (σε αυτή την περίπτωση, η επιφάνεια μειώνεται, Εικ. 5). Με άλλα λόγια, το πολυμερές υφίσταται μια περίεργη δομική μετάβαση από μια χαλαρή δομή σε μια πιο συμπαγή, που αποτελείται από πυκνά συσσωρευμένα συσσωματώματα ινιδίων, τα οποία είναι προσανατολισμένα προς την κατεύθυνση του άξονα τάνυσης.
Εικ.5. Διάγραμμα που απεικονίζει την κατάρρευση της δομής του πολυμερούς, η οποία συμβαίνει σε μεγάλες τιμές παραμόρφωσης σε ένα δραστικό στην προσρόφηση υγρό, σε διάφορα στάδια τάνυσης
Υπάρχει μια μέθοδος για τον διαχωρισμό των μορίων με προσρόφηση από το διάλυμα αυτών που μπορούν να διεισδύσουν σε πόρους δεδομένου μεγέθους (φαινόμενο μοριακού κόσκινου). Δεδομένου ότι το μέγεθος των πόρων μπορεί να ρυθμιστεί εύκολα αλλάζοντας τον βαθμό επέκτασης του πολυμερούς στο ενεργό μέσο προσρόφησης (χρησιμοποιώντας το φαινόμενο Rebinder), η επιλεκτική προσρόφηση είναι εύκολο να επιτευχθεί. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα προσροφητικά που χρησιμοποιούνται στην πράξη είναι συνήθως ένα είδος σκόνης ή κόκκων, τα οποία γεμίζονται με διάφορους τύπους δοχείων (για παράδειγμα, το ροφητικό στην ίδια μάσκα αερίου). Χρησιμοποιώντας το φαινόμενο Rehbinder, είναι εύκολο να αποκτήσετε ένα φιλμ ή μια ίνα με νανομετρικό πορώδες. Με άλλα λόγια, ανοίγει η προοπτική για τη δημιουργία ενός δομικού υλικού που έχει βέλτιστες μηχανικές ιδιότητες και ταυτόχρονα είναι αποτελεσματικό ροφητικό.
Χρησιμοποιώντας το φαινόμενο Rehbinder, με στοιχειώδη τρόπο (με απλή τάνυση μιας μεμβράνης πολυμερούς σε ένα ενεργό στην προσρόφηση μέσο), είναι δυνατή η κατασκευή πορωδών πολυμερών μεμβρανών με βάση σχεδόν οποιοδήποτε συνθετικό πολυμερές. Τα μεγέθη πόρων σε τέτοιες μεμβράνες μπορούν εύκολα να ρυθμιστούν αλλάζοντας τον βαθμό παραμόρφωσης του πολυμερούς, γεγονός που καθιστά δυνατή την παραγωγή μεμβρανών διαχωρισμού για την επίλυση μιας μεγάλης ποικιλίας πρακτικών προβλημάτων.
Το φαινόμενο Rehbinder στα πολυμερή έχει μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής. Πρώτον, με απλή εκχύλιση ενός πολυμερούς σε ένα δραστικό στην προσρόφηση υγρό, είναι δυνατό να ληφθεί μια ποικιλία πολυμερών ροφητών, μεμβρανών διαχωρισμού και πολυμερών προϊόντων με εγκάρσιο ανάγλυφο και, δεύτερον, το φαινόμενο Rehbinder δίνει στον χημικό της διαδικασίας μια καθολική, συνεχή μέθοδος για την εισαγωγή τροποποιητικών προσθέτων σε πολυμερή.
Κατάλογος υλικών που χρησιμοποιούνται
- 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. Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια, 1975, τ. 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
Αυτό το μυθιστόρημα είναι μια «συλλογή ετερόκλητων κεφαλαίων», όπου κάθε κεφάλαιο ονομάζεται με μια γραμμή από τον Πούσκιν και είναι μια ανεξάρτητη ιστορία για έναν από τους ήρωες. Και υπάρχουν πολλοί ήρωες στο μυθιστόρημα - ένας προικισμένος μουσικός της μεταπολεμικής περιόδου, ένας «γλυκός γυναικάς» και μια σπιτική, υποδειγματική μαθήτρια των μέσων της δεκαετίας του '50, στην ψυχή της οποίας καίγονται τα αόρατα στον κόσμο πάθη - φθόνος , ζήλια, απαγορευμένη αγάπη? ένα αγόρι ορφανοτροφείου, ένας πυρηνικός φυσικός, ο γιος ενός καταπιεσμένου κομισάριου και ενός πυρόπληκτου χωριού, μάρτυρας των Γκουλάγκ και πολλών πολλών άλλων. Οι ιδιωτικές ιστορίες μετατρέπονται σε μια εικόνα της ρωσικής ιστορίας του 20ού αιώνα, αλλά το μυθιστόρημα δεν είναι ένας ιστορικός καμβάς, αλλά μάλλον ένα πολύπλευρο οικογενειακό έπος και όσο πιο πολύ αναπτύσσεται η αφήγηση, τόσο περισσότερο μπλέκονται τα πεπρωμένα των ηρώων γύρω από τη μυστηριώδη Κατένιν οικογένεια, απόγονοι «της ίδιας Κατένιν», του φίλου του Πούσκιν. Το μυθιστόρημα είναι γεμάτο μυστήρια και μυστικά, πάθη και παράπονα, έρωτες και πικρές απώλειες. Και όλο και περισσότερο, προκύπτει μια αναλογία με τη στενά επιστημονική έννοια του «φαινόμενου Rehbinder» - όπως μια σταγόνα κασσίτερου σπάει μια εύκαμπτη ατσάλινη πλάκα, έτσι ένα ασήμαντο, με την πρώτη ματιά, γεγονός αλλάζει εντελώς και σπάει μια συγκεκριμένη ανθρώπινη ζωή.
«Μικρές ιστορίες, κομψά χορτοδεμένες, σαν χάντρες σε μια κλωστή: καθεμία από αυτές είναι μια ξεχωριστή ιστορία, αλλά ξαφνικά η μια πλοκή ρέει στην άλλη και οι μοίρες των ηρώων διασταυρώνονται με τον πιο απροσδόκητο τρόπο, το νήμα δεν σπάει. Ολόκληρη η αφήγηση είναι βαθιά μελωδική, διαποτίζεται από μουσική - και αγάπη. Μερικοί άνθρωποι καταστρέφονται από την αγάπη σε όλη τους τη ζωή, άλλοι αγωνίζονται οδυνηρά γι' αυτήν. Συμμαθητές και εραστές, γονείς και παιδιά, μια ισχυρή και άφθαρτη ενότητα ανθρώπων, που δεν βασίζεται στην εξ αίματος συγγένεια, αλλά στην αγάπη και την ανθρώπινη καλοσύνη - και το νήμα της πλοκής, στο οποίο έχουν προστεθεί μερικές ακόμη χάντρες, είναι ακόμα ισχυρό. .. Έτσι αντέχουν οι ανθρώπινες σχέσεις στη δοκιμασία της εποχής του Στάλιν, το «ξεπάγωμα» και την υποκρισία του «ανεπτυγμένου σοσιαλισμού» με την κορύφωσή του - την καταστροφή του Τσερνομπίλ. Το νήμα δεν σπάει, σχεδόν αντίθετα με το νόμο του Rehbinder.»
Elena Katishonok, βραβευμένη με το βραβείο Yasnaya Polyana και φιναλίστ του ρωσικού Booker
Στην ιστοσελίδα μας μπορείτε να κατεβάσετε δωρεάν και χωρίς εγγραφή το βιβλίο «The Rebinder Effect» της Elena Minkina-Teicher σε μορφή fb2, rtf, epub, pdf, txt, να διαβάσετε το βιβλίο online ή να αγοράσετε το βιβλίο από το ηλεκτρονικό κατάστημα.
