Иную природу может иметь модуль упругости коагуляционных коллоидных структур с твердой и жидкой фазами, преимущественно в тех случаях, когда такая структура развивается в системе при относительно малом объемном содержании твердой фазы, при ее высокой дисперсности и, что особенно существенно, при резко выраженной анизометричности частиц. Таковы, например, гидрогели оксида ванадия (V), структурированные коллоидные суспензии бентонитовых глин в воде. Было показано1, что для таких систем упругость (эластичность) при сдвиге может быть обусловлена возникающей в ходе деформирования системы большей или меньшей степенью соориента-ции частиц, т. е. уменьшением вероятности состояния системы и тем самым ее энтропии. При устранении нагрузки броуновское (вращательное) движение частиц восстанавливает их хаотическую ориентацию и вместе с тем форму тела. Подобно тому как проявление упругости в случае давления газа или осмотического давления имеет энтропийную природу, сдвиговая эластичность также обусловлена изменением энтропии, в данном случае конфигурационной энтропии. При этом модуль эластичности по порядку величины составляет G3n ~ пкТ9 где п — число частиц в единице объема, участвующих в броуновском движении (кинетически независимых единиц). Так, в малоконцентрированной суспензии высокодисперсной глины при п « (3 — 5) • 102* частиц/м3 имеем Сэл ~ Ю3 Н/м2.

Упругая деформация обнаруживается также для пен и концентрированных эмульсий. Величина напряжения сдвига определяется в этом случае ростом поверхности раздела фаз при деформировании частиц. Механические свойства отвержденных пен и других твердо-образных ячеистых структур определяются их дисперсностью, строением каркаса и совокупностью механических характеристик дисперсионной среды и дисперсной фазы.

Вязкость малоконцентрированных свободнодисперс-ных систем определяется в основном вязкостью дисперсионной среды, которая может в зависимости от природы среды меняться в пределах многих порядков. Например, для газов вязкость составляет 10~5 Па • с, для широкого спектра жидкоподобных тел — от10~2до1010Па • с, для стекол и твердых тел — 1015 • 1020Па • сиболее.

А. Эйнштейном было показано, что введение в дисперсионную среду частиц дисперсной фазы (малой концентрации, т. е. в отсутствие их взаимодействия между собой) приводит, вследствие диссипации энергии при вращении частиц в поле сдвиговых напряжений

1 Щукин Е.Д., Ребиндер П.А. Коллоидный журнал, 1971. Т. 33. № 3.

Copyright © 2007-2012 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию