Аналіз фізичної моделі процесу направленого росту багатошарових осадів у (1 1)-вимірному просторі, обчислення скейлінгових показників. Дослідження кінетики седиментації рідинних систем на основі каолініту в діапазоні змін рН середовища від 4 до 10.
Аннотация к работе
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені І.І.МЕЧНІКОВАНауковий керівник: академік НАН України, доктор фізико-математичних наук, професор Булавін Леонід Анатолійович, завідувач кафедри молекулярної фізики фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка Офіційні опоненти: член-кореспондент АПН України, доктор фізико-математичних наук, професор Чалий Олександр Васильович, завідувач кафедри медичної та біологічної фізики Національного медичного університету імені О.О.Богомольця доктор фізико-математичних наук, професор Маломуж Микола Петрович Одеський національний університет імені І.І.Мечнікова, кафедра теоретичної фізики З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Одеського національного університету імені І.І.Мечнікова за адресою: 65026, м. В рамках цих моделей досліджено залежність коефіцієнта заповнення поверхні осаду частинками від розміру системи і обчислено скейлінгові показники. В області проміжних значень РН (6.25, 7.05, 9.05) кінетика седиментації описується скейлінговими залежностями, де час кроссоверу визначає перехід від гравітаційного до дифузійного механізму формування осаду.На теперішній час накопичено значний теоретичний і експериментальний матеріал, присвячений вивченню механізмів формування необхідної структури осадів при заданих умовах. Більшість існуючих моделей осадження випливають з конкретних фізичних або біологічних задач, але через непереборні математичні складнощі при аналітичному розвязанні рівнянь росту в деяких випадках, загальновизнаними методами досліджень стали чисельні методи, наприклад, метод Монте-Карло. В даній роботі запропоновано нові перспективні моделі формування багатошарових осадів та досліджено їх скейлінгові властивості, а також детально вивчено кінетику структуроутворення осадів у рідинних системах на основі каоліну. Мета роботи - розробка фізичної моделі направленого росту багатошарових осадів, що враховує різні типи взаємодій частинок, та встановлення скейлінгових співвідношень для процесів структуроутворення в рідинних системах на основі каолінів. Експериментально дослідити вплив PH середовища на гравіметричні властивості утворення осаду, його провідність та вязкість в рідинних системах на основі каолінів.В результаті досліджень скейлінгових властивостей шорсткості, розрахованої за формулою ( - безрозмірний час осадження; N-кількість згенерованих у поточний момент машинного часу частинок; L-розмір системи (для моделі осадження на гратці - кількість елементарних комірок на лінії); - висота-го стовпчика; - середня висота поверхні) та коефіцієнта заповнення поверхні в удосконаленій моделі направленого росту багатошарових осадів встановлено, що для шорсткості поверхні виконуються скейлінгові співвідношення де wsat - шорсткість осаду в режимі насичення; - час кроссоверу, який визначає перехід від режиму росту шорсткості до режиму насичення; - скейлінговий показник росту, до моменту кроссоверу; a-скейлінговий показник шорсткості. Скейлінговий показник a що звязує шорсткість осаду в режимі насичення з розмірами системи, не залежить від радіуса відштовхування частинок у системі. У моделі осадження частинок двох сортів для довільного радіусу відштовхування частинок d максимум значення коефіцієнту заповнення поверхні досягається тоді, коли частинки осаджуються з однаковою імовірністю, причому із збільшенням d значення монотонно спадає до нуля за законом, подібним з відповідною залежністю для випадку одночастинкової моделі (5). В третьому розділі запропоновано модель, що поєднує моделі: випадкової послідовної адсорбції, балістичного осадження і випадкового осадження. При значеннях, осад формується за правилами моделі балістичної агрегації (BD), і, в цьому випадку частинка, що вертикально осаджується, прилипає до найближчої частинки поверхні осаду.Удосконалено фізичну модель процесу направленого росту багатошарових осадів для випадкової послідовної адсорбції, поширено її на одно-та двочастинкові системи (1 1)-вимірного простору з урахуванням притягання та відштовхування частинок для різних радіусів взаємодії. Встановлено, що скейлінговий показник, який визначає ріст шорсткості з часом, лінійно зменшується зі збільшенням радіуса відштовхування, а показник, що звязує шорсткість осаду в режимі насичення з розмірами системи, не залежить від. Кінетика заповнення поверхні осаду описується скейлінговим рівнянням, причому скейлінговий показник лінійно збільшується зі зростанням радіуса відштовхування, а величина спадає обернено пропорційно радіусу взаємодії. Запропоновано нову узагальнену модель формування осадів у рідинних системах, яка дозволяє розглянути різні випадки міжчастинкової взаємодії: від повного відштовхування між найближчими частинками до наявності прилипання або відсутності взаємодії між частинками.