Метод та пристрій контролю поверхневих властивостей твердих пористих тіл на межі їх контакту з рідинами і газами

Автор(и)

  • Мирослава Чуйко Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, вул. Карпатська, 15, 76019, Івано-Франківськ, Ukraine
  • Лідія Витвицька Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, вул. Карпатська, 15, 76019, Івано-Франківськ, Ukraine
  • Наталія Піндус Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, вул. Карпатська, 15, 76019, Івано-Франківськ, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24027/2306-7039.2.2021.236089

Ключові слова:

крайовий кут змочування; пористі тверді тіла; гістерезис; змочування; натікання; відтікання

Анотація

У статті вказано актуальність проблеми контролю поверхневих властивостей твердих тіл, визначено особливості взаємодії  пористих твердих тіл при їх безпосередньому контакті з рідинами і газами. Проаналізовано процес адгезійної взаємодії системи “рідина – пористе тверде тіло” на межі розділу цих фаз і встановлено однозначну залежність ступеня змочування рідиною поверхні твердого тіла від структури пористого тіла, його шорсткості та поверхневих властивостей рідини і газу. Проаналізовано значення гістерезису кута змочування, тобто різниці між кутами натікання та відтікання чистих рідин і розчинів поверхнево-активних речовин із поверхонь твердих тіл різної структури. Обґрунтовано залежність гістерезису кута змочування твердого тіла рідиною від пористості та шорсткості зразка контрольованого тіла. Запропоновано метод комплексного експрес-контролю процесу змочування, який полягає у визначенні гістерезису натікання і відтікання рідини з поверхні твердого тіла. Метод передбачає визначення швидкості зміни об’єму рідини, що відтікає із поверхні нахиленого зразка досліджуваного твердого тіла та після проходження через його пори. При цьому рідина наноситься з однаковою швидкістю на поверхню зразка пористого тіла, розміри зразків досліджуваних твердих пористих тіл та їх кут нахилу є однаковими для всіх досліджень. Розроблено конструкцію пристрою для реалізації методу, в якому передбачено прецизійне переміщення поршня дозатора для нанесення рідини на досліджувану поверхню, неперервне вимірювання і реєстрація об’єму наповнення мірної ємності рідиною, що натекла із поверхні зразка або пройшла через пори, та порівняння кривих динаміки відтікання рідини для встановлення значення крайового кута змочування і оптимального вибору типу чистої рідини або розчину для змочування конкретного пористого тіла.

Посилання

Adam N.K. Fizika i himiya poverhnostej [Physics and chemistry of surfaces]. Moscow-Leningrad, Gostekhizdat Publ., 1947. 552 p. (in Russian).

Slobodyan Z.V., Maglatyuk L.A., Kupovich R.B. Vplyv plastychnoi deformatsii stalei na zmochuvannia yikh poverkhni inhibitoramy typu Korsol [Influence of plastic deformation of steels on wetting of their surface by inhibitors like Korsol]. Physico-chemical mechanics of materials, 2007, no. 3, pp. 125–126 (in Ukrainian).

Becky L., Abraham M. The exponential power law: Partial wetting kinetics and dynamic contact angles. Colloid Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 2014, vol. 250, pp. 409–414. doi:10.1016/j.colsurfa.2004.04.079

Neumann A.W., David Robert, Yi Zuo (Eds). Applied Surface Thermodynamics. N.Y., CRC Press Taylor & Francis Group, 2011. 768 p.

Zengyil E. Fizika poverhnosti [Surface physics]. Moscow, Mir Publ., 1990. 536 р. (in Russian).

Опубліковано

2021-07-02

Номер

Розділ

Статті