Квазигомогенное приближение для описания свойств дисперсных систем. Основные подходы к моделированию процессов отверждения в дисперсных силикатных системах. Часть I. Статистический полимерный метод
Автор: Кудрявцев Павел Геннадьевич, Фиговский Олег Львович
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Международный опыт
Статья в выпуске: 1 т.7, 2015 года.
Бесплатный доступ
В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомогенного приближения для описания свойств дисперсных систем. Мы использовали статистический полимерный метод на основе рассмотрения усредненных структур всех возможных макромолекул одинакового веса. Выведены уравнения, позволяющие оценить многие аддитивные параметры макромолекул и содержащих их систем. Статистический полимерный метод позволяет моделировать разветвленные, сшитые макромолекулы и содержащие их системы, находящиеся в состоянии равновесия или в неравновесном состоянии. Фрактальное рассмотрение статистического полимера позволяет моделировать различные виды случайного фрактала и других объектов, изучаемых методами фрактальной теории. Способ статистического полимера применим не только к полимерам, но также и к композитам, гелям, ассоциатам в полярных жидкостях и другим агрегативным системам. В данной работе было описано состояние коллоидных растворов оксида кремния с точки зрения статистической физики. Такой подход основан на идее, состоящей в том, что коллоидный раствор диоксида кремния - золь диоксида кремния - состоит из очень большого числа взаимодействующих друг с другом частиц, находя- щихся в непрерывном движении. Она посвящена изучению идеализированной системы сталкивающихся, но не взаимодействующих частиц золя. Был проведен анализ поведения золя кремнезема с точки зрения распределения Максвелла-Больцмана, и была рассчитана средняя длина свободного пробега коллоидных частиц. На основании этих данных было рассчитано количество частиц, способных преодолеть потенциальный барьер при столкновении. Для моделирования кинетики золь-гель перехода были рассмотрены различные подходы.
Квазигомогенное приближение, дисперсные системы, статистический полимерный метод, образование сшивок, фрактальный метод, коллоидный раствор, кремнезоль, золь-гель переход, длина свободного пробега
Короткий адрес: https://sciup.org/14265760
IDR: 14265760 | УДК: 69.001.5 | DOI: 10.15828/2075-8545-2015-7-1-29-54
Quasi-homogenous approximation for description of the properties of dispersed systems. The basic approaches to model hardening processes in nanodispersed silica systems. Part 1. Statical polymer method
The paper deals with possibilities to use quasi-homogenous approximation for discription of properties of dispersed systems. The authors applied statistical polymer method based on consideration of average structures of all possible macromolecules of the same weight. The equiations which allow evaluating many additive parameters of macromolecules and the systems with them were deduced. Statistical polymer method makes it possible to model branched, cross-linked macromolecules and the systems with them which are in equilibrium or non-equilibrium state. Fractal analysis of statistical polymer allows modeling different types of random fractal and other objects examined with the mehods of fractal theory. The method of fractal polymer can be also applied not only to polymers but also to composites, gels, associates in polar liquids and other packaged systems. There is also a description of the states of colloid solutions of silica oxide from the point of view of statistical physics. This approach is based on the idea that colloid solution of silica dioxide - sol of silica dioxide - consists of enormous number of interacting particles which are always in move. The paper is devoted to the research of ideal system of colliding but not interacting particles of sol. The analysis of behavior of silica sol was performed according to distribution Maxwell-Boltzmann and free path length was calculated. Using this data the number of the particles which can overcome the potential barrier in collision was calculated. To model kinetics of sol-gel transition different approaches were studied.
Список литературы Квазигомогенное приближение для описания свойств дисперсных систем. Основные подходы к моделированию процессов отверждения в дисперсных силикатных системах. Часть I. Статистический полимерный метод
- Kudryavtsev P., Figovsky O. Nanomaterials based on soluble silicates, ISBN 978-3-659-63556-4, LAP Lambert Academic Publishing, 2014, 241 p.
- Кудрявцев П., Фиговский О. Наноматериалы на основе растворимых силикатов. -ISBN 978-3-659-58361-2. LAP Lambert Academic Publishing. -2014. -С. 155.
- Слеттери Дж. Теория переноса импульса, энергии и массы в сплошных средах. -М., 1978.
- Хейфец Л. И., Неймарк А. В. Многофазные процессы в пористых средах. -М., 1982.
- Greiser, T., Jarchow, O, Klaska, K.-H. and Weiss, E. Dioxotetradecakis (tri-methylsiloxo) octadecakupfer(I), Cu18O214, ein silikon-analoges Oligomeres mit Kupfer als Heteroatom im silikatischen Grundgerast. Chem. Ber., (1978), 111: 3360-3366 DOI: 10.1002/cber.19781111010
- Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. -М., Химия, 1969.
- Франк-Каменецкий ДА. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. -3 изд. -М., 1987.
- Хейфец Л.И., Брун Е.Б. Теоретические основы химической технологии. -1987. -Т. 21, № 2. -С. 191-214.
- Дорохов И.Н., Кафаров В.В. Системный анализ процессов химической технологии. -М.: Наука, 1989. -376 с.
- Flory, P.J. Statistical Mechanics of Chain Molecules. Interscience, New York, (1969).
- Moshinsky, L. and Figovsky, O. Proc. Intern. Conf. «Corrosion in Natural and Industrial Environments: Problems and Solutions», (1995), 699 p.
- Romm F., Figovsky O. Statistical polymer method: Modeling of macromolecules and aggregates with branching and crosslinking, formed in random processes, Discrete Dynamics in Nature and Society Vol. 2 (1998), 3, P. 203208 DOI: 10.1155/S1026022698000181
- Romm F., Figovsky O. Modeling of Mechanical Properties of Polymeric Systems with Branching/Crosslinking, Particularly Their Mechanical Resistence and Stability. Macromolecular Theory and Simulations Volume 11, Issue 1, pages 93-101, January 2002.
- Gontar, V. New theoretical approach for physicochemical reactions dynamics with chaotic behaviour. In Chaos in Chemistry and Biochemistry, World Scientific, London, 1993, pp. 225-247
- March, J. (1985), «Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure» (3rd ed.), New York: Wiley, ISBN 0-471-85472-7.
- Astruc D. The metathesis reactions: from a historical perspective to recent developments. New J. Chem. (2005). 29 (1): pp. 42-56. D01:10.1039/b412198h.
- March G. Organicheskaja himija , transl. from Eng, v. 3, Moscow, Mir, 1988 (In Russian).
- Dreessen T, Jargstorff C, Lietzau L., Plath C., Stademann A., Wille U. Self-Terminating, Oxidative Radical Cyclizations Molecules 2004, 9, 480-497.
- Лоскутов А. Нелинейная динамика, теория динамического хаоса и синергетика (перспективы и приложения)//Компьютеры. -1998. -№ 47. -URL: http://www.cplire.ru/koi/InformChaosLab/chaoscomputerra/Los-kutov.html.
- Mikhailov A.S., Loskutov A.Yu. Chaos and Noise. Springer, Berlin, 1996.
- Ананьева Е.С., Новиковский ЕА., Ананьев М.И., Маркин В.Б., Ишков А.В. Применение фрактально-кластерного подхода для анализа структуры и прогнозирования свойств полимерных нанокомпозитов//Ползу-новский Вестник. -2012. -Т. 1, № 1. -С. 10-14.
- Новиков В.У., Козлов Г.В. Полифрактальность структуры наполненных полимеров//Пластические массы. -2004. -№ 4. -С. 27-38.
- Mandelbrot B.B. Fractals: Form, Chance and Dimension, W.H. Freeman, New San Francisko, 1977.
- Mandelbrot B.B. The fractal Geometry of Nature, Freeman, San Francisco, 1982.
- Жюльне Р. Фрактальные агрегаты//Успехи физических наук. -1989. -Т. 157, № 2. -С. 339-357.
- Смирнов Б.М. Свойства фрактального агрегата//Успехи физических наук. -1989.-Т. 157, № 2. -С. 357-360.
- Romm F., Karchevsky V., Figovsky O. Combined monte carlo/thermodynamic model of formation of microporous aggregate structure like silica from quaternary ammonium silicate solutions. Journal of Surfactants and Detergents(IF 1.515), 2000, Vol. 3 (4), pp.475-481. Springer. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/1521-3919%2820020101%2911:1%3 C93::AID-MATS93%3E3.0.CO;2-F/abstract.
- Ponomarenko A.T., Figovsky O, Shevchenko V.G. Multifunctional Polymer Composites for «Intellectual» Structures: Present State, Problems, Future. Journal Advanced Materials Research, 2008, Vol. 740 (47), pp. 81-84, Trans Tech.
- Кудрявцев П.Г., Фиговский О.Л. Наноструктурированные материалы, получение и применение в строительстве//Нанотехнологии в строительстве. -2014. -Том 6, № 6. -с. 27-45. -DOI: 8545-2014-6-6-27-45 DOI: 10.15828/2075-
- Фиговский О.Л., Бейлин ДА., Пономарев А.Н. Успехи применения нано-технологий в строительных материалах//Нанотехнологии в строительстве. -2012. -Том 4, № 3. -С. 6-21. -URL: http://nanobuild.ru/ru_RU/(дата обращения: 20.12.2014).
- Урханова ЛА., Лхасаранов СА., Розина В.Е., Буянтуев С.Л., Бардаха-нов С.П. Повышение коррозионной стойкости базальто-фиброцементных композиций с нанокремнеземом//Нанотехнологии в строительстве. -2014. -Том 6, № 4. -С. 15-29. -URL: http://nanobuild.ru/ru_RU/(дата обращения: 20.12.2014).