Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Порошки

ПОРОШКИ, двухфазные системы, представляющие собой твердые частицы дисперсной фазы, распределенные в воздухе или др. газовой среде. Традиционно к П. относят большинство сыпучих материалов, однако в узком смысле термин "П." применяют к высокодисперсным системам с размером частиц, меньшим нек-рого критич. значения, при к-ром сила межчастичного взаимод. становится соизмеримой с их весом. Наиб. распространение имеют П. с размером частиц от 1 до 100 мкм. Уд. межфазная пов-сть таких П. меняется в широких пределах - от неск. м2/г (аэросил, сажа) до долей м2/г (мелкие пески). Высокодисперсные П. с частицами размером < 1 мкм, взвешенными в газовой фазе и участвующими в броуновском движении, образуют аэрозоли (пыли, дымы).

Структурно-реологические свойства. Наряду с развитой межфазной пов-стью, обусловливающей мн. св-ва П. как высокодисперсных систем, важнейшее значение имеют структурно-реологич. св-ва: способность к необратимым сдвиговым деформациям (течению), образование обратимо разрушаемых контактов между частицами (структурирование) и др. Осн. реологич. характеристики П.-предельное напряжение сдвига и эффективная вязкость. В рамках механики сплошных сред, начиная с работы К. Кулона (1773) до 2-й пол. 20 в., П. рассматривались как пластич. тела и на основе теории пластичности были сформулированы условия мех. деформации П. В частности, сдвиговая деформация П. наступает при предельном напряжении сдвига т, обусловленном двумя факторами: притяжением частиц П. друг к другу (аутогезией) и трением между частицами П. (обычно наз. внутренним трением, но не связанным с диссипацией энергии деформирования). Согласно условию Мора-Кулона,

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/4/11664.jpeg

где С-сопротивление деформированию, связанное с аутоге-зией, a-угол внутр. трения, sн - нормальное напряжение (tg a · sн- сопротивление, обусловленное внутр. трением). Аутогезия определяется гл. обр. природой и силой межчастичного взаимодействия (см. Адгезия). Осн. вклад в межчастичные взаимод. в П. дают межмолекулярные взаимодействия и электростатич. отталкивание, связанное с заряжением пов-сти при перемещениях частиц друг относительно друга и их соударениях. Роль электростатич. взаимодействия особенно важна при взаимодействии полимерных частиц.

Условие Кулона - Мора позволяет сформулировать критерий для различения "связных" П., в к-рых аутогезия велика и частицы сцеплены друг с другом, т.е. система обладает нек-рой структурой, и "несвязных" П., в к-рых сопротивление сдвигу обусловлено лишь трением между частицами. Критерий связности имеет вид: sн >> С. Согласно модели, разработанной П. А. Ребиндером, Е. Д. Щукиным и Л. Я. Марголис в 1964, аутогезия частиц монодисперсного П. приводит к возникновению пористой структуры, образованной цепочками из п частиц, вытянутыми в трех взаимно перпендикулярных направлениях, причем п связано с пористостью Е структуры соотношением:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/5/11665.jpeg

В рамках этой модели сопротивление деформированию С соответствует предельному напряжению сдвига пористой структуры и м. б. определено выражением:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/6/11666.jpeg

где а-коэф. порядка единицы, характеризующий геометрию упаковки частиц, Fсв-сила связи между частицами, п число связей в единице объема, f (f) - ф-ция, определяющая объемную концентрацию f частиц (число частиц в единице объема), d-характерный размер частиц. Учитывая, что структура П. возникает при условии, когда вес частицы

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/7/11667.jpeg

(m-масса частицы, g-ускорение своб. падения),а также полагая, что для в-ва плотностью r m ~ d3, можно выразить критерий связности частиц в П. как критич размер dкр (Н. Б Урьев, 1975):

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/8/11668.jpeg

Если между частицами действуют силы мол. притяжения, dкр изменяется от 100 до 500 мкм; для увлажненных П., в к-рых существенны капиллярные силы, значения dкр на порядок больше. Связными П. являются высокодисперсные системы с диаметром частиц dhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/6/9/11669.jpegdкр, несвязными П.-грубо-дисперсные системы. Значение dкр служит также критерием агрегируемости частиц П.

Для связных П. разрушение, вызываемое растягивающими усилиями, целиком определяется аутогезией. Прочность на разрыв тр (предельно допустимое растяжение) зависит от объемного содержания частиц (или пористости П.) и м.б рассчитана на основе тех или иных предположений о структуре П. Согласно модели Ребиндера, Щукина и Марголис, при плотной кубич. упаковке сферич. частиц пористость структуры Е = 0,52 и прочность на разрыв имеет макс. значение тмакс. Для сыпучих материалов с Е < 0,52 прочность тр м. б рассчитана по ф-ле:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/0/11670.jpeg

Для П. с пористостью Е > 0.52 можно определить тр на основе предположения о случайной упаковке частиц. Наиб прочностью тмакс обладают П. с миним. пористостью Емин ! 0,39-0,41 (после виброуплотнения Емин может достигать 0,36-0,37). Зависимость тр от Е выражается соотношением:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/1/11671.jpeg

Структурно-реологич. характеристики П. можно регулировать в широких пределах, модифицируя межфазную пов-сть добавками ПАВ, изменением формы частиц и т.п.

Во 2-й пол. 20 в. развитие новых технологий переработки порошковых материалов привело к необходимости изучения поведения П. в динамич. условиях (под воздействием вибрации, в потоке газа, при псевдоожижении и др.). Особенность динамич. поведения П.-течение при сдвиговом напряжении, меньшем предельного, причем, как правило, П. течет как неньютоновская жидкость (см. Реология). Агрегация частиц рассматривается как одна из причин неньютоновского поведения. Эффективная вязкость hэфф агрегированного П. зависит от безразмерного параметра т/(hhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/2/11672.jpeg), где h- вязкость неструктурированного П., заполняющего пространство между агрегатами, http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/3/11673.jpeg-скорость сдвига. Соответствующая зависимость выражается степенной ф-цией:

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/7/4/11674.jpeg

Показатель степени n-эмпирич. параметр, для большинства П. принимает значения в интервале от 0,5 до 0,7.

Вязкость h можно определить, рассматривая П. как систему твердых, не связанных сферич. частиц. В рамках механики мн. частиц установлено, что существует миним. вязкость (наиб. текучесть) П. как ф-ция параметров внеш. воздействия (скорости подачи газа, амплитуды или частоты вибрации). Эти параметры являются оптимальными для мн. технол. процессов (напр., для перемешивания).

Порошкообразные материалы. В технике и технологии П. с размером частиц от 1 до 100 мкм-минер. вяжущие (цементы, известь, гипс и т.п.), удобрения, пожаротушащие средства, твердые компоненты в произ-ве керамики, метал-локерамич. изделий, наполнители для пластмасс, резин и др., а также пищ. продукты (мука, сахарная пудра, какао-порошок), лек. и косметич. ср-ва. Важнейшие технол. св-ва таких материалов - сыпучесть (величина, обратная вязкости), уплотняемость (определяется кинетикой изменения объема П. под действием динамич. нагрузки и достигаемой объемной плотностью), слеживаемость в процессе хранения (образование структур с прочностью, превышающей первоначальную). Слеживаемость П. может быть следствием неск. факторов. Р-римые в воде П. (напр., минер. удобрения) проявляют склонность к слеживанию при увлажнении и последующем высушивании, т. к. по достижении пересыщения р-ра выделяются кристаллы, к-рые образуют "мостики срастания" между частицами П. (кристаллизац. структуры; см Структурообразование). Минер. вяжущие слеживаются при длит. хранении на воздухе вследствие увлажнения, т. к образующиеся продукты гидратации менее растворимы в воде, чем исходные П., и при пересыщении выделяются кристаллы - мостики срастания.

Слеживаемость П. при хранении в емкости может вызываться увеличением площади контакта между частицами в результате их пластич. деформации под действием веса вышележащих слоев. Для предотвращения слеживания гигроскопичные П. гидрофобизуют, модифицируя пов-сть частиц с помощью ПАВ, а в ряде случаев вводя твердые высоко дисперсные нерастворимые в воде добавки. Кроме того, особое внимание уделяют герметизации емкостей для хранения П., ограничивают сроки хранения и т.п.

Лит. Зимон А Д , Андрианов Е И., Аутогезия сыпучих материалов, М., 1978; Урьев Н Б., Высококонцентрированные дисперсные системы. М., 1980; его же. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов, М., 1988; Механика гранулированных сред. Теория быстрых движений, пер с англ., М., 1985 См. также лит при ст Физико-химическая механика.

Н Б Урьев


1. www.missus.ru: Шоколад. Белый, черный, горячий. Новые рецепты
07.08.2014
... полегче - "марокканец" или marocchino, крепкий кофе со взбитым в пену молоком и какао, или mocaccino, с шоколадом на дне бокала, эспрессо, взбитыми сливками и посыпанное какао-порошком. ...
3. www.pravda.ru: В американское посольство в Киргизии прислали конверт с белым порошком
29.10.2013
... США в Киргизии по почте получило конверт с неизвестным белым порошком, сообщили в пресс-службе посольства. ...
4. www.missus.ru: Заморские десерты для смелого эксперимента
06.10.2013
... ст. л. какао-порошка ...
5. www.pravda.ru: Двух эстонок задержали в Перу с шестью килограммами кокаина
06.10.2013
... что в их багаже обнаружены 5815 граммов порошка, который был спрятан в двойных стенах чемоданов и который при экспресс-тесте оказался кокаином. ...
6. www.pravda.ru: Партия метамфетамина на 40 миллионов долларов изъята в Канаде
06.09.2013
... самую крупную за всю историю страны партию синтетического наркотика метамфетамина. Наркотики на сумму 40 миллионов долларов были изъяты из трех подпольных лабораторий в ходе обысков. 120 кг порошка, из которого могло быть изготовлено примерно 4 миллиона таблеток, обнаружили силовики в ходе масштабной спецоперации, проведенной в конце июля. ...
7. www.pravda.ru: Под Самарой перевернулись вагоны с тротилом
22.08.2013
... вагона с порошком тротила перевернулись в Чапаевске Самарской области, протаранив ворота одного из городских предприятий. Сейчас на месте происшествия работают специалисты. Территория оцеплены сотрудниками полиции. ...
8. www.pravda.ru: Человечество подсадят на пищевой порошок
17.06.2013
... нормальной пищи — по этой причине люди часто вынуждены питаться фастфудом. По мнению американца, "Сойлент" может не только насытить людей, но и улучшить их состояние здоровья: питание этим порошком нормализует пищеварение, приводит к стабилизации веса и не вызывает неприятных ощущений, к тому же порошок абсолютно антиаллергенен, следовательно, в отличие от привычных для природных ...
9. www.pravda.ru: В Москве загорелся магний на химзаводе
03.06.2013
... пристройки к Институту химических средств защиты растений на Угрешской улице произошел пожар. По данным МЧС, горела стала магниевая стружка. В тушении принимали участие 9 машин, автомобиль порошкового тушения и спасатели. Пожарные бригады смогли быстро локализовать пожар, а в 18:10 он уже был ликвидирован. ...
10. www.pravda.ru: В столице горит здание биофака МГУ, эвакуированы около 200 человек
01.06.2013
... здания были эвакуированы около 200 человек, о пострадавших не сообщается. Тушение пожара осложнено, так как напряжение тока пока не отключено. На место произошедшего следуют специальные автомобили порошкового тушения. На месте работают 14 пожарных расчетов и два поисково-спасательных ...
11. www.pravda.ru: Полиция обезвредила в столице КБР взрывное устройство
22.05.2013
... justify;">По имеющимся данным, бомба находилась в рюкзаке, оставленном с торца здания спорткомплекса "Нальчик", по улице Добровольского. Взрывное устройство представляло из себя бумажную коробку с порошкообразным веществом на основе гексагена, а также алюминиевого порошка и аммиачной селитры. ...
12. www.pravda.ru: Губернатору Петербурга пытались отправить конверт с порошком
06.05.2013
... одном из почтовых отделений Санкт-Петербурга обнаружен конверт с подозрительным порошком, отправленный на имя губернатора Георгия Полтавченко. Об этом в понедельник сообщили в пресс-службе Главного управления МВД по региону. ...
13. www.pravda.ru: Директор завода в "Новой Москве" был убит арбалетной стрелой
01.05.2013
... "Кимпор" специализируется на выпуске композиционных изделий металлических порошков с использованием нанотехнологий. ...
14. www.pravda.ru: В Пулково задержан наркокурьер, перевозивший в желудке 45 контейнеров героина
25.04.2013
... способом наркокурьер пытался провезти 45 контейнеров, заполненных спрессованным порошком белого цвета. Согласно заключению эксперта, данное вещество является героином", — говорится в сообщении ведомства. ...
15. www.pravda.ru: Министр обороны Южной Кореи получил конверт с белым порошком
23.04.2013
... министерства обороны Южной Кореи Ким Кван Чжин получил по почте конверт с белым порошком. Помимо неизвестного вещества в письме находился листок с угрозами, в которых Чжина обвиняют в том, что он придерживается излишне жесткой позиции по отношению к Северной Корее. Накануне похожие ...
1 2 3 4 5 6 7 >
Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео