Основные подходы к моделированию процессов отверждения в дисперсных силикатных системах. Часть 2. Процессы отверждения с точки зрения статистической физики

Автор: Кудрявцев Павел Геннадьевич, Фиговский Олег Львович

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Международный опыт

Статья в выпуске: 2 т.7, 2015 года.

Бесплатный доступ

В этой статье мы рассматривали возможности применения квазигомо-генного 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.

Еще

Квазигомогенное приближение, дисперсные системы, статистический полимерный метод, образование сшивок, фрактальный метод, коллоидный раствор, золь-гель переход, длина свободного пробега, кремнезоль

Короткий адрес: https://sciup.org/14265770

IDR: 14265770   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2015-7-2-62-84

Список литературы Основные подходы к моделированию процессов отверждения в дисперсных силикатных системах. Часть 2. Процессы отверждения с точки зрения статистической физики

  • Kudryavtsev P., Figovsky O. Nanomaterials based on soluble silicates, ISBN 978-3659-63556-4, 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.
  • Морачевский А.П. Физическая химия -поверхностные явления и дисперсные системы. -СПб., 2011.
  • Lao L., Orsinger E. Hyperbolic and fractional hyperbolic Brownian motion, Stochastics: An International Journal of Probablty and Stochastics Processes, p. 505-522, 2007.
  • Бондарев Б.В., Калашников Н.П., Спирин Г.Г. Курс общей физики: в 3 кн. -Книга 3. Статистическая физика. Строение вещества. -М.: Юрайт, 2013. -369 с.
  • Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Статистическая физика. Часть 2. Теория конденсированного состояния//Теоретическая физика. -М.: Физматлит, 2004. -Том IX. -496 с.
  • Schmidt M. Simulations of Systems with Colloidal Particles, in: Simulations of Systems with Colloidal Particles, ISBN: 0-8247-0323-5, edited by Borowko M., New York, Basel, Marcel Dekker, inc., 2000, pp. 745-773.
  • Segre P.N., Behrend O.P., Pusey P. N. Short-time Brownian motion in colloidal suspensions: Experiment and simulation, PhysRevE., 1995, Vol. 52 5, pp. 50705083, Doi: , http://link.aps.org/doi/10.1103/Phys-RevE.52.5070 DOI: 10.1103/PhysRevE.52.5070
  • Sanyal Subrata, Sood Ajay K. Brownian dynamics simulation of dense binary colloidal mixtures. I. Structural evolution and dynamics, Phys. Rev. E, Vol. 52, 4, pp. 4154-4167, 1995, , http://link.aps.org/doi/ DOI: 10.1103/PhysRevE.52.4154
  • Sanyal Subrata, Sood Ajay K. Brownian dynamics simulation of dense binary colloidal mixtures. II. Translational and bond-orientational order, Phys. Rev. E, Vol. 52, 4, pp. 4168-4178, 1995, , http://link.aps. org/doi/ DOI: 10.1103/PhysRevE.52.4168
  • Lowe C.P., Frenkel D. Short-time dynamics of colloidal suspensions, Phys. Rev. E, Vol. 54, 3, pp. 2704-2713, 1996, , http://link. aps.org/doi/10.1103/PhysRevE. 54.2704 DOI: 10.1103/PhysRevE.54.2704
  • Hagen M.H.J., Pagonabarraga I., Lowe C.P., Frenkel D. Algebraic Decay of Velocity Fluctuations in a Confined Fluid, Phys. Rev. Lett., Vol. 78, 19, pp. 3785-3788, 1997, , http://link.aps.org/doi/ DOI: 10.1103/PhysRevLett.78.3785
  • Groot R.D., Warren P.B. Dissipative particle dynamics: Bridging the gap between atomistic and mesoscopic simulation, J. Chem. Phys. Vol. 107, 10, p. 4423, 1997, http://dx.doi.org/10.1063/1.474784.
  • Oberholzer M.R., Wagner N.J., Lenhoff A.M. Grand canonical Brownian dynamics simulation of colloidal adsorption, J. Chem. Phys. 107, 9157 (1997); DOI: 10.1063/1.475207
  • Zahn K, Mendez-Alcaraz J.M.,Maret G. Hydrodynamic Interactions May Enhance the Self-Diffusion of Colloidal Particles, Phys. Rev. Lett., Vol. 79, 1, pp. 175178, 1997, , http://link.aps.org/doi/ DOI: 10.1103/PhysRevLett.79.175
  • Sunil Kumar P. B., Rao M. Novel Monte Carlo Approach to the Dynamics of Fluids: Single-Particle Diffusion, Correlation Functions, and Phase Ordering of Binary Fluids, Phys. Rev. Lett., Vol. 77, 6, pp. 1067-1070, 1996, , http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.77.1067 DOI: 10.1103/PhysRev-Lett.77.1067
  • Laradji M. Toxvaerd S., Mouritsen O.G. Molecular Dynamics Simulation of Spi-nodal Decomposition in Three-Dimensional Binary Fluids, Phys. Rev. Lett., Vol. 77, 11, pp. 2253-2256, 1996, , http://link. aps.org/doi/ DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.2253
  • Lowen H. Brownian dynamics of hard spherocylinders, Phys. Rev. E, Vol. 50, 2, pp. 1232-1242, 1994, , http://link.aps.org/doi/ DOI: 10.1103/PhysRevE.50.1232
  • Lowen H. Anisotropic self-diffusion in colloidal nematic phases, Phys. Rev. E, Vol. 59, 2, pp. 1989-1995, 1999, , http://link. aps.org/doi/ DOI: 10.1103/PhysRevE.59.1989
  • Kirchhoff Th., Lowen H, Klein R. Dynamical correlations in suspensions of charged rodlike macromolecules, Phys. Rev. E, Vol. 53, 5, pp. 5011-5022, 1996, , http://link.aps.org/doi/10.1103/Phys-RevE.53.5011 DOI: 10.1103/PhysRevE.53.5011
  • 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 Volume 2 (1998), Issue 3, Pages 203-208 DOI: 10.1155/S1026022698000181
  • Romm F., Figovsky O. Modeling of Mechanical Properties of Polymeric Systems with Branching/Crosslinking, Particularly Their Mechanical Resistance and Stability. Macromolecular Theory and Simulations Volume 11, Issue 1, pages 93-101, January 2002.
  • 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://onlineli-brary.wiley.com/doi/10.1002/1521-3919%2820020101%2911:1%3C93::AID-MATS93%3E3.0.C0;2-F/abstract.
  • Ponomarenko A.T., Figovsky O.L., 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.
  • Фиговский О.Л., Бейлин Д.А., Пономарев А.Н. Успехи применения нанотехнологий в строительных материалах//Нанотехнологии в строительстве. -2012. -Том 4, №3. -C. 6-21.
  • Кудрявцев П.Г., Фиговский О.Л. Наноструктурированные материалы, получение и применение в строительстве//Нанотехнологии в строительстве. -2014. -Том 6, № 6. -с. 27-45. -DOI: 6-27-45 DOI: dx.doi.org/10.15828/2075-8545-2014-6-
  • Кудрявцев П.Г., Фиговский О.Л. Квазигомогенное приближение для описания свойств дисперсных систем. Основные подходы к моделированию процессов отверждения в нанодисперсных силикатных системах. Часть I. Статистический полимерный метод//Нанотехнологии в строительстве. -2015. -Том 7, № 1. -С. 29-54. -DOI: DOI: 10.15828/2075-8545-2015-7-1-29-54
Еще
Статья научная