Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 1046
Исследование золь-гель перехода реологическими методами. Часть II. Результаты и их обсуждение
Статья научная
В настоящей работе были проведены реологические исследования процесса гелеобразования. Для исследования реологии гелеобразования нами был разработан измерительный комплекс, состоящий из нескольких измерительных ячеек типа Вейлера-Ребиндера, системы автоматического регулирования состава среды и системы термостабилизации. Данный комплекс предназначен для измерения зависимости величины предельного напряжения сдвига от времени, с момента начала золь-гель перехода до полного превращения золя в гель. Разработанная установка имеет широкий диапазон измеряемых величин предельных напряжений сдвига τ0 = (0,05=50000) дин/см2. Использование разработанного прибора позволило установить вид начального участка кривой т0 = f(t) и разработать методику более точного определения времени гелеобразования. С использованием разработанного метода было установлено, что классический метод определения времени начала золь-гель перехода по точке пересечения касательной к линейной части кривой т0 = f(t) дает значительно искаженные результаты. Обнаружено новое явление, которое заключается в том, что кинетические кривые в координатах уравнения Аврами-Ерофеева-Боголюбова имеют точку перегиба, которая разделяет кинетическую кривую на две части, начальную и конечную. Было обнаружено, что константа k в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова не зависит от температуры и одинакова, как для начальной, так и конечной части кинетической кривой. Она зависит только от химической природы реагирующей системы. Было обнаружено, что для начального участка кинетических кривых величина параметра n в уравнении Аврами-Ерофеева-Боголюбова составила n = 23,4±2,8 и, в отличие от конечного участка реологической кривой, не зависит от температуры. Большая величина этого параметра может быть интерпретирована как среднее число направлений роста фрактального агрегата в процессе его роста. Величина этого параметра зависит от химической природы частиц золя, участвующих в процессе гелеобразования. Обнаруженное поведение кинетических кривых обусловлено изменением механизма процесса и уменьшением числа возможных направлений роста фрактальных агрегатов. При этом процесс роста агрегатов постепенно переходит от трехмерного роста к двухмерной поверхностной геометрии и даже к одномерной линейной. Как было показано, это обусловлено стерическими затруднениями, возникающими при агрегации оставшихся частиц золя в сформированном геле. Опираясь на реологические измерения, золь-гель переход можно классифицировать как фазовый переход II рода.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Для повышения эксплуатационных свойств известковых покрытий в их рецептуру вводят модифицирующие добавки. Актуальным является разработка технологии синтеза добавки, содержащей гидро- и алюмосиликаты кальция, способствующие связыванию извести и повышению стойкости известкового композита. Материалы и методы. Для приготовления добавки на основе смеси гидросиликатов и алюмосиликатов кальция применяли жидкое натриевое стекло (ГОСТ 13078), технический (очищенный) сульфат алюминия (ГОСТ 12966), негашеную известь. Пуццоланическую активность материалов определяли методом поглощения извести из известкового раствора. Результаты. Установлено, что минералогический состав добавки, полученной на 1 стадии синтеза, представлен гидросиликатами тоберморитовой группы. Минералогическим состав добавки, полученной на 2 стадии синтеза, представлен гидросиликатами тоберморитовой группы, гипсом, алюмосиликатами кальция. Размер частиц добавки составляет от 10 до 40 нм. Пуццоланическая активность добавки, полученной на первой стадии синтеза, составила 238,6 мг/г, а полученной на второй стадии синтеза, выше в 3,2 раза и составляет 762,5 мг/г. Введение в состав добавки, полученной на 2 стадии синтеза, повышает прочность при сжатии известковых композитов в 2,87 раза. Выводы. Предложено использовать в теплоизоляционных ССС модифицирующую добавку, получаемую по двустадийной технологии синтеза. Подобрана оптимальная концентрация предлагаемой модифицирующей добавки, составляющая 10% от массы извести.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Фенолы и нефтепродукты являются распространенными загрязняющими веществами сточных вод многих промышленных отраслей. Ввиду их стойкости и токсичности в природной среде необходима эффективная технология обезвреживания стоков. Для очистки сточных вод от этих токсикантов одним из передовых методов является озонирование в присутствии гетерогенных катализаторов. Так как большинство катализаторов являются дорогостоящими, ведется их поиск на базе переходных металлов и их оксидов, обладающих высокой активностью и сравнительно низкой стоимостью. В связи с этим в научно-образовательном центре инновационных технологий (НОЦИТ) УГНТУ выполнены работы, посвященные поиску эффективного и доступного катализатора для глубокого окисления фенола и нефтепродуктов в сточных водах под действием озона. Методы и материалы. Для исследования каталитического озонирования использовали модельную сточную воду, содержащую фенол и нефтепродукты в концентрациях 8 и 30 мг/дм3, соответственно. Озонирование проводили в присутствии свежего и отработанного катализатора №О-МоО3, нанесенного в виде нанопленки на цилиндрические гранулы Al2O3 массой 0,5-2 г. Результаты. Подобраны оптимальные условия озонирования с катализатором, так как уже после 10 минут процесса разложения в его присутствии ХПК снизилось на 25% по сравнению с процессом окисления с катализатором и на 40 % по сравнению с классическим озонолизом. Выявлено, что оптимальная загрузка катализатора - 1 г, продолжительность - 35 мин, рН = 8,5, температура - 22-30°С, доза озона - 5 г/дм3. Из полученных данных видно, что оптимальной дозой катализатора является 1 г/дм3. Обсуждения. При дозировках катализатора меньше 1 г/дм3 низкая эффективность удаления фенола и углеводородов, вероятно, связана с недостатком адсорбционной поверхности катализатора. Заключение. Исследованный способ очистки позволяет снизить содержание фенола и нефтепродуктов до нормативного показателя качества питьевой воды (0,001 и 0,05 мг/дм3, соответственно), ХПК на 96% и решить проблему губительного воздействия этих токсикантов на экосистемы.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлено исследование влияния высокой температуры на термические и микроструктурные свойства цементных растворов, модифицированных нанокремнеземом. На первом этапе исследования было проведено сравнение влияния нанокремнезема (НС) и диоксида кремния (СФ) на гидратацию и прочность на сжатие цементных композитов. На втором этапе были получены четыре различных вида цементных растворов, содержащих оптимальную дозировку НС. Два из них содержали обычный весовой агрегат (кварц или известняк), в то время как два содержали тяжелый весовой агрегат (барит или магнетит). Образцы без NS были произведены для целей контроля. Образцы подвергались воздействию температур 300, 450, 600 и 800°C, а их постнагревательные свойства - включая теплопроводность, удельную теплоемкость, поглощение растворителя и поведение при растрескивании - анализировались. Полученные результаты показывают, что NS проявляет значительно более высокую реакционную способность с цементом, чем SF. NS ускоряет процесс гидратации цемента и вносит более значительный вклад в 28- и 365-дневную прочность раствора на сжатие по сравнению с SF...
Бесплатно
Статья научная
В статье показано, что при эксплуатации большинства технологических установок по переработке углеводородного сырья по-прежнему актуальной остается проблема образования отложений в шлемовых трубах после ректификационных и стабилизационных колонн, печей и иных технологических аппаратов, используемых в нефтепереработке. Состав шлемовых отложений змеевиков печи и ректификационных колонн был исследован на примере малой технологической установки (МТУ) АО «Конденсат» (г. Аксай, Республика Казахстан). Было определено, что ключевыми компонентами данных отложений являются сульфиды железа и меди, а также элементарная сера. Показано, что поверхность контактных устройств аппаратов МТУ - сеток из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т - в значительной степени подвержена коррозии. Эти образцы представляют собой структуры, все еще сохраняющие геометрию исходных сеток, но утратившие их функциональные свойства и характеристики. При приложении механического воздействия такие образцы легко превращаются в серый высокодисперсный порошок. В процессе эксплуатации технологической установки МТУ были апробированы разнообразные ингибиторы коррозии и деэмульгаторы типа ТАЛ-25-13-Р по ТУ У 24.1-00135390-114-2002 с изменением 1, Адди ТОП по СТО 67177647-14-2012, ИКБ-4 и ИКБ-4-У по ТУ 38.101460-74, ДИН-4 по ТУ 2226-001-34743072-98 и т.д. При этом практически все использованные марки ингибиторов коррозии не смогли решить задачи снижения коррозии нержавеющей стали и образования твердых отложений в шлемовых трубах технологических аппаратов. Существующие ингибиторы коррозии создают защиту на границе раздела фаз металлическая поверхность - жидкость, однако они не эффективны на границе раздела фаз металлическая поверхность - жидкость - парогазовая фаза (при температуре 150-250оС). Предложен механизм образования данных соединений в результате коррозии металлических сеток из нержавеющих сталей марки 12Х18Н10Т в присутствии сернистых соединений. Рекомендовано применение активного метода защиты от коррозии путем создания наноразмерных антикоррозионных покрытий из бинарных соединений (таких как нитрид титана) или чистых металлов (Ni, Cr, Ti, Cd, Zn и т.д.), не снижающих высокие исходные показатели сеток по теплопроводности и теплоемкости, что позволит существенно увеличить срок службы контактных устройств и, как следствие, значительно улучшить производственные и экономические показатели действующих технологических установок по переработке нефтяного сырья.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Целью работы является проведение комплексных сравнительных исследований параметров термического разложения и воспламеняемости древесины, обработанной различными по химическому составу и способу обработки огнебиозащитными пропиточными средствами, а также изучение эффективности и механизма их действия. Материалы и методы исследования. В качестве объектов исследований выбраны средства: фосфоразотсодержащие водорастворимые соединения наноразмерного ряда, комплексные биоциды и специальные биопластификаторы (состав 1) и водорастворимый наноразмерный диаммоний гидрофосфат (состав 2), наносимые на древесину сосны методами поверхностной обработки и глубокой пропитки. Результаты и их обсуждение. Термогравиметрические исследования древесины, обработанной огнезащитными составами, показали, что ее разложение происходит в следующих температурных интервалах: 30-150°С - процесс потери древесиной влаги; 150-400°С - действие защитных механизмов составов, а также процесс разложения основных компонентов древесины (гемицеллюлозы, целлюлоза, лигнин) и образования коксового слоя; 400-800°С - процесс постепенного выгорания коксового слоя с учетом его теплофизических характеристик вплоть до зольного остатка. Установлено, что оба огнезащитных средства действуют по механизму каталитической дегидратации и снижают скорость разложения древесины с 29 до 10%/мин. Заключение. Определены особенности термического разложения древесины, защищенной двумя различными по химическому составу и способу ее обработки средствами. Получены параметры воспламеняемости древесины сосны, обработанной огнебиозащитными составами методом поверхностной и глубокой пропитки, которые свидетельствуют об их высокой эффективности, которая подтверждается значениями коксового остатка при 400°С, характером ДТГ-пиков и ДСК-кривых. Показана возможность применения полученных материалов из древесины для внутренней отделки помещений и облицовки фасадов зданий, соответствующих нормативным требованиям по их безопасному применению.
Бесплатно
Исследование поливинилхлоридных композиций с углеродными нанотрубками
Статья научная
Получены полимерные пленочные материалы на основе поливинилхло- рида (ПВХ), содержащие от 0,001 до 0,1 м.ч. углеродных нанотрубок (УНТ), обладающих уникальными характеристиками: большой прочностью в соче- тании с высокими значениями упругой деформации, химической и терми- ческой стабильностью. В целом, применение УНТ позволяет достичь суще- ственного повышения технологических и эксплуатационных показателей ПВХ-композиций.
Бесплатно
Исследование процесса кристаллизации влаги в кирпиче
Статья научная
Решение вопросов поведения влаги в материале ограждающих конструкций особенно при знакопеременных температурах очень важно для обеспечения правильного расчета сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции и в конечном счете создания комфортных условий проживания. Однако до настоящего времени в практике исследований характеристик материалов, применяемых в ограждающих конструкциях зданий, нет методики определения температуры кристаллизации влаги в материале, находящемся в твердой фазе. В основу исследований положен тезис, что вода, поступающая в материал ограждающей конструкции, в результате процесса гидролиза некоторых элементов, находящаяся в материале конструкции в виде оксидов и солей, представляет собой эвтектический раствор с непостоянным составом и концентрацией. Таким образом исследование процесса кристаллизации влаги переходит из области микро (при рассмотрении вопроса определения температуры кристаллизации по размерам пор материала) в область нано при исследовании эвтектического раствора при условии возможного образования гидратов. Для лабораторного исследования процесса замерзания влаги, с учетом того, что процесс замерзания и оттаивания влаги в твердом теле изучается при значительной разнице в массе жидкой и твердой фаз, разработана методика эксперимента. Методика максимально упрощена с учетом широкого применения в производственных условиях. Простота методики получения экспериментальных результатов компенсируется разработанным математическим аппаратом обработки результатов исследований. Математическое решение задачи основано на сравнении поведения кривых замерзания образца в сухом и насыщенном влагой образцах. Разработанный метод позволил кроме температуры замерзания влаги получить дополнительные характеристики состояния влаги, такие как количество незамерзшей влаги в материале конструкции, температура переохлаждения, теплоемкость влаги в жидком и твердом состояниях,концентрация растворенных веществ. Знание концентрации растворенных веществ в материале, даже при условии отсутствия точного состава этих веществ, позволит управлять температурой замерзания влаги на уровне нанотехнологий.
Бесплатно
Статья научная
Приведены основные результаты исследований в выявлении роли нанонаполнителей в составе мелкозернистых бетонов.
Бесплатно
Статья научная
Для оценки прочности сцепления модифицирующих частиц с проволочной крошкой, применяемой при сварке мостовых конструкций, предложено исполь- зовать величину привеса после механохимической обработки смеси. Разработана методика этой оценки. Исследовано влияние технологических параметров приго- товления металлохимической присадки на прочность сцепления модифицирую- щих частиц TiO2 с проволочной крошкой.
Бесплатно
Исследование свойств жидких керамических теплоизоляционных материалов
Статья научная
В настоящее время находят широкое применение нанотехнологии при создании строительных материалов. В ряде случаев такие технологии позволяют получить материалы с улучшенными характеристиками. Строительные утепляющие материалы нового поколения на отечественном и зарубежном рынке представлены жидкими керамическими теплоизоляционными материалами, изготавливаемыми с использованием нанотехнологий. Жидкая керамическая теплоизоляция представляет собой композицию стеклянных вакуумированных наносфер на основе водных растворов акриловых полимеров. Именно техническим вакуумом внутри наносфер объясняются высокие теплозащитные свойства таких материалов. Для достоверного определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционной краски было реализовано планирование эксперимента. Разработанный план соответствует полному факторному эксперименту. При количестве 4 влияющих факторов было проведено 16 измерений плотности теплового потока через плоский образец термокраски толщиной 7,5 мм для расчета коэффициента теплопроводности...
Бесплатно
Исследование свойств жидких керамических теплоизоляционных материалов
Статья научная
В настоящее время находят широкое применение нанотехнологии при создании строительных материалов. В ряде случаев такие технологии позволяют получить материалы с улучшенными характеристиками. Строительные утепляющие материалы нового поколения на отечественном и зарубежном рынке представлены жидкими керамическими теплоизоляционными материалами, изготавливаемыми с использованием нанотехнологий. Жидкая керамическая теплоизоляция представляет собой композицию стеклянных вакуумированных наносфер на основе водных растворов акриловых полимеров. Именно техническим вакуумом внутри наносфер объясняются высокие теплозащитные свойства таких материалов. Для достоверного определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционной краски было реализовано планирование эксперимента. Разработанный план соответствует полному факторному эксперименту. При количестве 4 влияющих факторов было проведено 16 измерений плотности теплового потока через плоский образец терм окраски толщиной 7,5 мм для расчёта коэффициента теплопроводности. Для измерений использован микропроцессорный прибор ИТП-МГ4.В статье приведены результаты определения эффективности жидких керамических теплоизоляционных материалов для наружных стен зданий и сооружений на примере терм окраски марки «Изоллат-02». Экспериментально установлено значение среднего коэффициента теплопроводности в опытных условиях – 0,057 Вт/(м×К). Построена линейная регрессионная модель для его определения в различных температурных условиях. Определены коэффициенты модели. Выполнен расчет вклада теплоизоляционной краски в термическое сопротивление ограждающих конструкций. Показано, что относительная эффективность теплоизоляционной краски тем выше, чем ниже теплозащитные свойства наружных ограждений основной конструкции. Наибольший относительный энергетический эффект может быть получен при утеплении краской блочных промышленных зданий и металлических резервуаров воды, углеводородов и прочих потоков технологического и инженерного назначения.
Бесплатно
Исследование свойств наноматериалов
Статья научная
Для улучшения физико-механических свойств дорожных покрытий активно разрабатываются новые материалы с добавлением наномодифицированных добавок. Авторы исследуют свойства дорожного нефтяного битума с добавлением наноматериала Таунит. На начальной стадии нефтяной битум нагревали до 100оС. Далее добавляли углеродный наноматериал «Таунит». После этого смесь перемешивали в ультразвуковом гомогенизаторе до тех пор, пока углеродный наноматериал не был равномерно распределен по всему объему. Процесс охлаждения полученной структуры проводился до конца процесса кристаллизации. Затем испытывают образцы на растяжение и прочность с постоянной скоростью деформации или нагрузки до момента разрыва на испытательных машинах. Смешивание с другими компонентами асфальтобетона в стандартном режиме происходит после наномодификации битумной смеси. При повышенных температурах битумная смесь сохраняет свойства эффективного связующего. Выявлено, что модифицированный углеродный битум обладает хорошими термическими свойствами, а именно имеет более высокую температуру размягчения (At находится в диапазоне от 6 до 10°С). Показатель, который косвенно характеризует степень твердости битумных растворов, находится в пределах ГОСТов, снижается на 15-20%.
Бесплатно
Исследование свойств наномодифицированных древесно-полимерных композитов на основе полиэтилена
Статья научная
Введение. Полиэтилен на сегодняшний день является наиболее популярным полимером при производстве древесно-полимерных композитов как в России, так и в других странах. Несмотря на это, данные композиты имеют ряд недостатков: низкую адгезию между полимерной матрицей и древесным наполнителем, ухудшающую прочностные характеристики изделий, высокую эластичность и низкую атмосферостойкость. В промышленности для решения данных проблем зачастую применяют комплексные добавки в виде гранул, включающие в себя связующие агенты, лубриканты, различные термо- и УФ- стабилизаторы. Методы и материалы. Получены новые экспериментальные данные о технологических и эксплуатационных характеристиках древесно-полимерных композитов на основе полиэтилена низкого давления, модифицированных комплексной процессинговой стабилизирующей добавкой. Помимо стабилизаторов и лубрикантов для облегчения процесса экструзии данный комплекс содержит 30% многослойных углеродных нанотрубок. Изделия из древесно-полимерных композитов в основном предназначены для наружного применения в условиях механических нагрузок, что предъявляет к ним особые требования по прочности, атмосферо- и водостойкости. Результаты и обсуждение. Установлено увеличение механических характеристик, прочность при растяжении возросла на 35% при 2,6 м.ч. комплексной добавки, прочность при изгибе возрастает на 12% при 53,3 м.ч. Также наблюдается снижение абразивного износа и водопоглощения модифицированных образцов. Все образцы независимо от содержания добавки имеют насыщенный цвет, свидетельствующий о равномерном распределении модификаторов по объему расплава ДПК при переработке в экструдере. Заключение. Осуществлено введение комплексной процессинговой стабилизирующей добавки в состав древесно-полимерного композита на основе полиэтилена. Результаты исследований показали, что добавка в широкой области концентраций способствует улучшению технологических и эксплуатационных свойств получаемых композитов.
Бесплатно
Исследование селективности действия эмульсионных систем с наночастицами SiO2
Статья научная
На протяжении последних пяти лет в связи с макроэкономической ситуацией произошли значительные перемены в промышленности различных отраслей [1, 2]. Основные перемены связаны с оптимизацией производства и необходимостью увеличения эффективности технологических процессов [2]. Применительно к России перемены оказали значительное влияние на нефтегазовую отрасль в целом и привели к снижению доли зарубежных технологий в портфелях нефтяных компаний, что привело к увеличению спроса на отечественные технологии и связанному с этим резкому росту количества научноисследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР), направленных на создание инновационных разработок и совершенствование существующих технологий [3]. Но любой процесс НИОКР в тяжелых и добывающих отраслях промышленности требует времени – в среднем 3–5 лет на проведение лабораторных, стендовых и опытно-промышленных испытаний (ОПИ) разработок для их возможного промышленного запуска после мониторинга результатов ОПИ. В настоящее время разработки отечественных проектов НИОКР, запущенных в 2014–2015 годах, выходят на стадию ОПИ или промышленного внедрения в России с потенциалом к международной коммерциализации [3]. Один из таких проектов был запущен в 2015 году авторами данной статьи в составе команды ученых и инженеров в области коллоидной химии и разработки нефтегазовых месторождений. Целью проекта является повышение эффективности технологий физико-химического воздействия на нефтегазоносный пласт, а основной задачей – подбор инновационных и экологичных водоограничивающих агентов на основе применения наночастиц двуокиси кремния (SiO2) [4–8]. В статье представлены результаты экспериментального исследования селективности действия эмульсионных систем, модифицированных наночастицами SiO2. Раскрыта методика проведения фильтрационных экспериментов на естественных кернах горных пород с различной насыщенностью пористой среды, а также методика подготовки образцов кернов, флюидов и технологических жидкостей к проведению фильтрационных экспериментов. Определены базовые фильтрационно-емкостные параметры изучаемых объектов, выявлено влияние различных эмульсионных систем, модифицированных наночастицами SiO2, на проницаемость кернов горных пород. По результатам исследований установлено, что водонасыщенность горных пород является определяющим фактором для выбора новых эмульсионных систем, модифицированных наночастицами SiO2.
Бесплатно
Статья научная
Долговечность строительных материалов может быть повышена в процессе воздействия на структуру различными видами излучения. Так, в ряде исследовательских работ отмечается, что магнитное и сверхвысокочастотное электромагнитное излучение интенсифицирует процессы растворения и гидратации цемента в более ранние сроки, что приводит к образованию мелкокристаллических структур, уменьшению пористости, увеличению плотности, прочности, морозостойкости и долговечности в целом. В процессе работы проведены исследования особенностей изменения структуры цементно-песчаных растворов (ЦПР) из сухих смесей при воздействии сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ ЭМИ). Исследования структуры образцов проведены на растровом электронном микроскопе с энергодисперсионным спектрометром, состав образцов определялся с помощью рентгеновского дифрактометра. В результате исследований отмечен больший процент растворения клинкерных минералов по отношению к необлученным образцам. Определено, что в облученных образцах процесс гидратации проходит более интенсивно, что может привести к ускоренному набору прочности в ранние сроки, а также увеличению прочности в возрасте 28 суток по сравнению с контрольными образцами.
Бесплатно
Исследование теплового эффекта на основе наночастиц жидких кристаллов
Статья научная
Введение. В настоящее время активно занимаются разработкой композитных систем, допированных наночастицами и на основе жидкокристаллических (ЖК) сред. Последние, обладая уникальными свойствами, могут применяться для совершенствования различных ЖК-устройств. Для этого очень важно исследовать механизм изменения свойств жидкокристаллических систем от размеров и концентрации наночастиц. В последнее время применяется достаточное количество методов для измерения потока жидкости или газа, основанных на разных физических принципах. Информацию о среднем массовом расходе жидкости или газа позволяет получить метод измерения, основанный на стационарной инжекции тепла в поток. Среднюю скорость потока позволяют измерить электромагнитные и ультразвуковые датчики, а средний объемный расход - гидродинамический (аэродинамический), а также механический турбинный методы. В процессе теплопереноса и массо-переноса конвективное движение в жидкой среде играет важную роль в подавляющем большинстве природных явлений и технологических процессов. Многие процессы конвективного массопереноса и теплопереноса в химической, нефтехимической, строительной, атомной и других отраслях промышленности осуществляются в тепловых трубах. До настоящего времени также остается открытым вопрос об эффективности применения тепловых труб с корпусами из композиционных материалов. В представленной работе были поставлены следующие цели: собрать экспериментальную установку для изучения теплового эффекта (потока), провести исследования изменения температуры на поверхности проводника соединения на основе наночастиц жидких кристаллов и вязкости жидких кристаллов от концентрации наночастиц. Методы и материалы. В данной экспериментальной работе в области внешней границы проводника действует тепловой поток. Отметим, что на перераспределение теплового поля влияют такие процессы, как теплопроводность и теплоотдача. Для наблюдения теплового эффекта использовались соединения на основе наночастиц жидких кристаллов. Наноструктурные системы жидких кристаллов обладают таким уникальным свойством, как текучесть, присущим обычным жидкостям. Для непрозрачных стенок проводника предложен способ определения направления теплового потока. Ранее проведенные экспериментальные исследования показали, что измерение температуры возможно только пирометрическим методом. Поэтому перераспределение изменения температуры на поверхности потока проводника зафиксировано с помощью оптического пирометра, воспринимающего тепловое (инфракрасное) излучение. В данной работе в качестве основы использовалось соединение на основе наночастиц жидких кристаллов, а именно с добавлением холестерилолеата. Результаты и обсуждение. В ходе исследования экспериментально получены зависимости температуры в зоне теплового потока проводника при отсутствии и при наличии движения жидкости. Измерены зависимости изменения температуры на поверхности проводника с соединениями на основе наночастиц жидких кристаллов. Показано неоднородное перераспределение теплового поля. Представлены результаты исследования зависимости вязкости нематических жидких кристаллов от концентрации наночастиц.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В работе рассматривается оригинальная конструкция высокотемпературного трубчатого электрического нагревателя патронного типа, предназначенного для нагрева промышленной оснастки, используемой для производства деталей из сплава ВТ6. Технологический процесс требует поддержания стабильных высоких температур, превышающих 1000 °С. В отсутствие надлежащей термообработки после операций сварки в деталях образуются трещины, что может привести к их последующему разрушению, особенно это становится критично при сильной неоднородности структуры в зоне шва и основного металла от нанодиапазона до крупнозернистой структуры. Кроме того, нежелательное термическое воздействие на элементы оснастки требует дополнительных затрат на их охлаждение и контроль. Цель работы – оценка теплопередачи оригинальной конструкции электронагревателей, применяемых в производстве деталей из сплава ВТ6. Методы и материалы. Исследование теплопередачи предложенной конструкции нагревателей выполнено методом конечных элементов в программном комплексе “Ansys”, расчетном модуле “Transient thermal”. Для валидации полученных расчетных значений разработан испытательный стенд, воспроизводящий результаты моделирования. Качественный анализ полей температур подтвердил гипотезу равномерности работы предложенного конструктива нагревателя. Результаты и обсуждение. Количественный анализ отразил режим нагрева сплава ВТ6. Экспериментально подтвержден результат моделирования температуры в контрольных точках оснастки, достижение целевой температуры в 1000 °С в локализованной зоне обеспечено. Погрешность составила ± ≈ 70 °С. После термообработки исследована микроструктура образцов титанового сплава ВТ6 в различных зонах. Выводы. На основе проведённых исследований предложены рекомендации по выбору оптимальных режимов эксплуатации высокотемпературных трубчатых электрических нагревателей патронного типа данной конструкции, а также описаны возможные сферы их применения.
Бесплатно
Исследование термостабильности фталатов оксиалкилированных спиртов
Статья научная
Производство поливинилхлорида (ПВХ) требует применения большого количества пластификаторов. Для пластификации наиболее приемлемыми являются сложноэфирные соединения. Имеющийся ассортимент промышленных пластификаторов в настоящее время не покрывает потребность полимерной индустрии, и остро стоит вопрос разработки новых пластификаторов, отвечающих современным требованиям. Поэтому разработка новых сложноэфирных соединений, обладающих эффективными пластифицирующими свойствами, актуальна и имеет ценность не только в плане науки, но и в практическом отношении. Одним из основных требований к сложноэфирным пластификаторам является их устойчивость к термоокислению. Поэтому нами исследовано воздействие кислорода при 150оС (температура переработки ПВХ-пластикатов) на широкий ряд разработанных ранее фталатов оксиалкилированных спиртов. Первую группу составили производные ароматических спиртов, вторую – фталаты оксиалкилированных алифатических спиртов. Первые проявили высокую термостабильность, вторые необходимо стабилизировать добавлением антиоксидантов. Известно, что производные ароматических углеводородов широко применяются в качестве стабилизаторов термоокислительной деструкции. Основная функция вышеуказанных соединений заключается в подавлении каталитического действия кислорода воздуха при энергетических воздействиях на полимеры и пластификаторы. Поэтому нами исследовано влияние Агидола-1 на повышение устойчивости фталатных пластификаторов к термоокислительной деструкции.
Бесплатно
Исследование устойчивости цеолитовых суспензий для цементных систем
Статья научная
Введение. Для развития строительной отрасли в Российской Федерации уделяется большое внимание разработке новых материалов, обладающих высокой функциональностью, долговечностью, прочностью, а также имеющих различные уни- кальные характеристики. Для возведения объектов, требующих повышенной прочности, или проведения ремонтных работ, где имеет значение ранний набор прочности ремонтной смеси, применяются в составе вяжущего материала различные тонкодисперсные добавки. Для обеспечения повышения физико-механических характеристик затвердевшей цементной пасты, содержащей в своем составе такие добавки, необходимо рассматривать вопрос равномерности распределения частиц субмикронного уровня в объеме цементного композита. Исследование этого вопроса является одной из задач на- стоящего исследования. Материалы и методы. В качестве объекта исследования выбран тонкодисперсный цеолит, который обладает высокими ионообменными, сорбционными, каталитическими свойствами, и оценена возможность его введения в состав цемента в виде стабилизированной суспензии вместо воды затворения. Цеолитовая суспензия с концентрацией 10, 30, 50 г/л готовилась посредством механического перемешивания с помощью магнитной мешалки и ультразвукового диспергирования в термостатированных условиях. Время механической и ультразвуковой обработки суспензий составило 20 мин. Суспензии готовились в двух дисперсионных средах – водной и водно-полимерной (вода + пластификатор). Физи- ко-механические испытания образцов проводились в соответствии с действующими национальными и межгосударствен- ными стандартами и методиками. Результаты. Исследования седиментационной устойчивости суспензий показали, что наиболее устойчива суспензия, стабилизированная ультразвуковой обработкой и пластификатором. Скорость оседания частиц суспензии в первый период составляет (3.43÷3.83)•10–6 м/с, во второй период – (0,98÷1,17)•10–6 м/с. Исследование дисперсности частиц цеолита в суспензиях показало, что ультразвуковое диспергирование приводит к более значительному сдвигу дисперсности частиц в сторону уменьшения с 25 мкм до 3 мкм как в водных, так и в водно-полимерных суспензиях с концентрацией 10–30 г/л. Проведенные физико-механические испытания образцов показали, что при введении в состав цемента водно-полимерной цеолитовой суспензии, стабилизированной ультразвуковой обработкой, наблюдается увели- чение начальной и марочной прочности в 3,3 раза и на 51%, соответственно. Анализ результатов по прочности на сжатие показал наибольшую эффективность при введении суспензии цеолита в состав цемента вместо воды затворения в количе- стве 10–30 г/л. Заключение. Проведенные исследования показали эффективность применения ультразвуковой обработки в комплексе с пластификатором к стабилизации цеолитовой суспензии. Стабилизированные частицы цеолита, равномерно распределяясь в объеме цементной матрицы, выступают в качестве подложки для зарождения и роста кристаллогидратных фаз, тем самым интенсифицируя процесс гидратации и формирования кристаллогидратного каркаса с плотной и прочной структурой цементного камня. Таким образом, целесообразность рассмотрения цеолитов в качестве компонентов компо- зиционных материалов является перспективным направлением в решении многоплановых задач строительной отрасли.
Бесплатно
