СТРУКТУРООБРАЗОВА́НИЕ

СТРУКТУРООБРАЗОВА́НИЕ в дис­перс­ных сис­те­мах, воз­ник­но­ве­ние в объ­ё­ме не­пре­рыв­ной жид­кой или га­зо­вой сре­ды про­стран­ст­вен­ной сет­ки – дис­перс­ной струк­ту­ры (ДС) из от­дель­ных час­тиц дис­перс­ной фа­зы, со­еди­нён­ных си­ла­ми разл. фи­зич. при­ро­ды. Воз­ник­но­ве­ние и транс­фор­ма­ция ДС от­ра­жа­ют­ся на рео­ло­гич. свой­ст­вах жид­ко­об­раз­ных (об­ла­даю­щих те­ку­че­стью) и струк­тур­но-ме­ха­нич. свой­ст­вах твер­до­об­раз­ных (об­ла­даю­щих проч­но­стью) сис­тем. Струк­ту­ри­ро­ван­ные сис­те­мы на­зы­ва­ют так­же связ­но­дис­перс­ны­ми, в от­ли­чие от не­струк­ту­ри­ро­ван­ных (сво­бод­но­дис­перс­ных) сис­тем. Важ­ней­шие ти­пы ДС со­сто­ят из твер­до­фаз­ных час­тиц, и осн. свой­ст­ва этих струк­тур обу­слов­ле­ны ти­пом кон­так­та, си­лой сце­п­ле­ния (энер­ги­ей взаи­мо­дей­ст­вия) ме­ж­ду час­ти­ца­ми в зо­не кон­так­та, чис­лом кон­так­тов в еди­ни­це объ­ё­ма сис­те­мы.

По ти­пу кон­так­тов раз­ли­ча­ют коа­гу­ля­ци­он­ные (или коа­гу­ля­ци­он­но-тик­со­троп­ные) и кон­ден­са­ци­он­ные (или кон­ден­са­ци­он­но-кри­стал­ли­за­ци­он­ные) ДС. В коа­гу­ля­ци­он­ных ДС час­ти­цы обыч­но взаи­мо­дей­ст­ву­ют че­рез про­слой­ку жид­кой дис­пер­си­он­ной сре­ды и свя­за­ны дей­ст­ви­ем сла­бых (ван-дер-ва­аль­со­вых) сил при­тя­же­ния. По­это­му они об­ла­да­ют не­вы­со­кой проч­но­стью, пла­стич­но­стью и тик­со­тро­пи­ей, т. е. спо­соб­но­стью в изо­тер­мич. ус­ло­ви­ях са­мо­про­из­воль­но и об­ра­ти­мо вос­ста­нав­ли­вать в по­кое ме­ха­ни­че­ски на­ру­шен­ные меж­час­тич­ные кон­так­ты. Ти­пич­ные ДС это­го ти­па – ге­ли, об­ра­зую­щие­ся при коа­гу­ля­ции зо­лей, на­бух­шие в во­де гли­ни­стые по­ро­ды, пас­ты разл. со­ста­ва и на­зна­че­ния. Кон­ден­са­ци­он­ные ДС фор­ми­ру­ют­ся в про­цес­се вы­де­ле­ния но­вой фа­зы из пе­ре­сы­щен­ных па­ров, рас­пла­вов и рас­тво­ров. Мель­чай­шие час­ти­цы но­вой (дис­перс­ной) фа­зы, воз­ник­нув в го­мо­ген­ной сре­де, уве­ли­чи­ва­ют­ся в раз­ме­рах, сра­ста­ют­ся и об­ра­зу­ют струк­тур­ную сет­ку с проч­ны­ми фа­зо­вы­ми, или ко­ге­зи­он­ны­ми, кон­так­та­ми. Та­кая ДС мо­жет быть уп­ру­го-хруп­кой или эла­стич­ной (в за­ви­си­мо­сти от фи­зи­ко-ме­ха­нич. свойств со­став­ляю­щей её фа­зы), но она ли­ше­на пла­стич­но­сти и тик­со­тро­пии, т. е. раз­ру­ша­ет­ся при ме­ха­нич. воз­дей­ст­вии не­об­ра­ти­мо. Ес­ли но­вая фа­за вы­де­ля­ет­ся в ви­де кри­стал­лов, ко­то­рые в про­цес­се рос­та сра­ста­ют­ся или пе­ре­пле­та­ют­ся, то об­ра­зо­ван­ная ими ДС на­зы­ва­ет­ся кри­стал­ли­за­ци­он­ной или кон­ден­са­ци­он­но-кри­стал­ли­за­ци­он­ной. Та­ко­вы ДС, воз­ни­каю­щие, напр., при гид­ра­та­ци­он­ном твер­де­нии стро­ит. рас­тво­ров на ос­но­ве ми­нер. вя­жу­щих ве­ществ и об­жи­ге за­го­то­вок ке­ра­мич. из­де­лий. Вы­со­ко­дис­перс­ные по­рош­ки по свой­ст­вам близ­ки к коа­гу­ля­ци­он­ным ДС. На­хо­дясь в га­зо­вой сре­де, твёр­дые час­ти­цы по­рош­ка со­при­ка­са­ют­ся не­по­сред­ст­вен­но, об­ра­зуя т. н. атом­ные кон­так­ты, ко­то­рые пол­но­стью об­ра­ти­мы. При сма­чи­ва­нии гид­ро­филь­ных по­рош­ков во­дой, а гид­ро­фоб­ных – ор­га­нич. жид­ко­стью атом­ные кон­так­ты мо­гут пре­вра­щать­ся в ти­пич­но коа­гу­ля­ци­он­ные, в не­ко­то­рых слу­ча­ях – в кон­ден­са­ци­он­но-кри­стал­ли­за­ци­он­ные.

Осо­бую груп­пу ДС со­став­ля­ют сис­те­мы ячеи­сто­го ти­па – пе­ны и спу­мо­ид­ные (пе­но­об­раз­ные) эмуль­сии. По­доб­но коа­гу­ля­ци­он­ным ДС, они пред­став­ля­ют со­бой со­во­куп­ность «час­тиц» дис­перс­ной фа­зы (пу­зырь­ков га­за или ка­пель жид­ко­сти), раз­де­лён­ных тон­ки­ми про­слой­ка­ми жид­кой дис­пер­си­он­ной сре­ды. Од­на­ко в от­ли­чие от них рео­ло­гич. и струк­тур­но-ме­ха­нич. свой­ст­ва ячеи­стых ДС оп­ре­де­ля­ют­ся со­от­вет­ст­вую­щи­ми свой­ст­ва­ми дис­пер­си­он­ной сре­ды, со­дер­жа­щей в ка­че­ст­ве ста­би­ли­за­то­ров (эмуль­га­то­ров) по­верх­но­ст­но-ак­тив­ные ве­ще­ст­ва (ПАВ). Раз­де­лит. плён­ки дис­пер­си­он­ной сре­ды бла­го­да­ря ПАВ об­ре­та­ют уп­ру­гость и спо­соб­ность про­ти­во­сто­ять де­фор­ма­ции и раз­ру­ше­нию пен­ной струк­ту­ры. Пе­ре­ход дис­пер­си­он­ной сре­ды пе­ны из жид­ко­об­раз­но­го в твёр­дое аг­ре­гат­ное со­стоя­ние вслед­ст­вие из­ме­не­ний тер­мо­ба­рич. ус­ло­вий или хи­мич. пре­вра­ще­ний ле­жит в ос­но­ве тех­но­ло­гий про­из-ва и при­ме­не­ния раз­но­об­раз­ных га­зо­на­пол­нен­ных и по­рис­тых ма­те­риа­лов.