Фізика аеродисперсних систем

Аналіз забруднення атмосфери аерозолями в умовах блискавок

Д. Дойков, М. Дойков — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

У роботі здійснено спробу зондування атмосфери Землі шляхом реєстрації рентгенівських та гамма-спектрів, що випромінюються грозовими розрядами різних типів. На основі стандартного енергетичного розподілу власного випромінювання блискавок розглянуто перенесення випромінювання крізь хмарний аерозоль, який складається з водяних мікрокрапель та домішкових частинок кварцу, солей і ґрунтової органіки. Отримано індикатриси розсіювання x(θ) рентгенівського та гамма-випромінювання на аерозольних частинках. Виконано порівняльний аналіз результатів розв’язання рівняння перенесення випромінювання в наближеннях одноразового та багаторазового розсіювання у забруднених аерозолях. Вперше запропоновано метод діагностики досліджуваних об’єктів за спектрами одноразового розсіювання агентами забруднення. Показано, що навколо струмового циліндра існує розширена зона іонізованого аерозолю, в якій формується оптичне випромінювання. Зроблено висновок, що джерела рентгенівського та гамма-випромінювання в усіх типах блискавок локалізовані виключно всередині струмових шарів циліндричної форми. Запропоновано, що виміряне співвідношення між гальмівним та індукованим випромінюванням усередині струмового шару та поза його межами може слугувати критерієм геометричної локалізації джерела випромінювання. Відповідно до спостережень блискавок у вулканічних хмарах, спектри жорсткого випромінювання реєструються лише на їхній поверхні. Натомість наявність спектра жорсткого випромінювання у блискавках вулканічних хмар свідчить про їхню поверхневу локалізацію.

Вплив іонізації в пиловому полум’ї частинок алюмінію на розподіл наночастинок Al₂O₃ за розмірами

М. Полєтаєв — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

У цій роботі представлено результати теоретичних досліджень коагуляції як нейтрального, так і термічно іонізованого аерозолю, що утворюється в результаті згоряння мікродисперсних частинок алюмінію в пиловому полум’ї. Запропоновано математичну модель коагуляції частинок у термоемісійній та комплексній пиловій плазмі, що включає заряджені частинки Al₂O₃, електрони та іони газової фази. Заряд наночастинок був розрахований в наближенні обертально‑обмеженого руху (OML). Іонізаційна рівновага в плазмі визначалася спільним вирішенням рівнянь Саха для газової фази та рівняння заряджання частинок. Модель дозволила вивчити динаміку коагуляції наночастинок Al₂O₃. Показано, що заряд частинок суттєво впливає на характерний розмір частинок та ширину функції розподілу за розмірами. У термоемісійній плазмі виявлено значну залежність розмірів частинок і ширини розподілу від температури. Додавання карбонату калію в полум’я зменшило середній розмір частинок Al₂O₃. Збільшення концентрації іонізуючої добавки призводить до звуження розподілу частинок за розмірами, наближаючи його до монодисперсного. Отримані результати підкреслюють важливість врахування кулонівських взаємодій в іонізованій системі для адекватного опису процесів формування конденсованої фази продуктів горіння алюмінію в пилових полум’ях.

Аналітичне дослідження концентрацій кисню займання та погасання сухих залишків (коксів) частинок вугілля різного ізоморфізму

В. Калінчак, О Черненко, Н. Дунаєвська, Д. Бодзик — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

Зменшення запасів антрациту та розширення використання низькореакційних вугілля і біомаси в тепловій енергетиці зумовлюють необхідність детального аналізу умов займання, поруватих вуглецевих частинок, які обумовлені в першу чергу концентрацією кисню в залежності від температури і діаметра частинок ;в другу чергу – температурою і тиску окисника. У роботі досліджено вплив роду вугілля, діаметра, температури окисника на концентрації кисню займання та погасання поруватих частинок вугілля і біомаси різного ізоморфізму в газових сумішах, що містять кисень, за кімнатної температури. Основну увагу приділено частинкам, які складаються з вуглецевого залишку після виділення летких речовин.

Розроблено фізико-математичну модель теплової поведінки поруватої вуглецевої частинки з урахуванням тепловиділення внаслідок гетерогенних реакцій окислення, теплообміну з навколишнім газовим середовищем і стінками реактора, а також внутрішньої дифузії кисню та хімічного реагування в порах. У моделі враховано вплив ізоморфізму вугілля через зміну енергії активації, поруватості, питомої поверхні пор і густини частинок. Отримано аналітичні залежності для стаціонарних температур частинок та критичних умов займання і погасання.

Показано існування гістерезисної області параметрів, у межах якої займання поруватих частинок можливе шляхом короткочасного підвищення їх початкової температури вище критичного значення. Перехід від антрациту до більш поруватого деревного вугілля приводить до зниження температур займання, мінімальної концентрації кисню та розширення діапазону розмірів частинок, здатних до займання в холодних газових сумішах. Доведено, що врахування реагування всередині пор є необхідним для коректного опису процесів займання і горіння поруватих вуглецевих матеріалів.

Вивчення кінетики випаровування та горіння крапель парафiнового палива

С. Орловська — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

В роботі досліджуються процеси випаровування і горіння крапель вищих алканів октадекана і докозана в повітрі. Актуальність цих досліджень обумовлена необхідністю пошуку ефективних палив для гібридних двигунів. Парафін є легкоплавким матеріалом, який може використовуватись в якості екологічно чистого і високоенергетичного палива. Метою даної роботи є дослідження кінетики випаровування та горіння крапель октадекану і докозану, встановлення механізмів цих процесів, визначення сталих випаровування та горіння, а також коефіцієнта дифузії пари вказаних алканів в повітрі. Дослідження проводилися за допомогою розробленого раніше методу визначення швидкостей випаровування та горіння крапель з реєстрацією процесів в реальному часі і комп’ютерною обробкою цифрових зображень. Для досліджень використовувались краплі діаметром від 1,3 мм до 2,05 мм. Випаровування чистих алканів вивчалося в температурному інтервалі 360-510 К. Горіння крапель ініціювалося від потужного іскрового розряду, займання відбувалось миттєво.

Отримано наступні результати. Для всіх досліджуваних крапель алканів підтвердився дифузійний механізм горіння, були визначені сталі швидкості горіння і висота полум’я в процесі горіння. Отримано, що, в залежності від початкового діаметру краплі, стала горіння докозану на 15-40 % менша, ніж октадекану. Проаналізовано вплив природньої конвекції на характеристики горіння.

Дослідження процесу випаровування крапель октадекану і докозану в повітряному середовищі при різних температурах також підтвердили лінійний характер зміни квадрата діаметру крапель з часом (d² – закон). Отримано, що в температурному інтервалі Т=470 ÷ 510 К швидкість випаровування октадекана в 5 разів більша, ніж докозану. По експериментально знайденим сталим швидкостей випаровування проведена оцінка коефіцієнту дифузії пари досліджуваних парафінів в повітрі. Отримано, що при однаковій температурі значення коефіцієнту дифузії пари октадекану на порядок вищий, ніж докозану.

Синтез нанопорошків оксиду алюмінію в ламінарному дисперсному дифузійному факелі

М. Агеев, А. Німич, В. Шевчук, Б. Копійка — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

В роботі експериментально досліджуються дисперсні характеристики порошку оксиду алюмінію, отриманого в умовах стаціонарного ламінарного, дифузійного, дисперсного факелу алюмінію, сформованого в умовах пилового пальника. Використовувався промисловий порошок алюмінію АСД-4 . Встановлено двомодовий характер розподілу частинок за розміром. Перша мода, яка складає приблизно від загальної маси – частинки оксиду та незгорівшого алюмінію з розмірами, співпадаючими з вихідним алюмінієм. Друга мода являє собою субдисперсний оксид алюмінію ( -модифікацією) з найбільш вірогідним розміром , сладає загальної маси. Дисперсні характеристики практично не залежать від характеристик вихідних потоків газозавису алюмінію в азоті і зовнішнього потоку окиснювача.

Вплив параметрів вдування на характеристики факельного горіння вугілля з високим вмістом летких

В. Калінчак, О. Черненко, Н. Дунаєвська, Д. Бодзик — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

З врахуванням вмісту золи, кінетики виходу летких та гомогенних хімічних реакцій побудована фізико-математична модель горіння вугільного пилу газового вугілля всередині горизонтального реактору постійного діаметру. Враховано зміна розміру, маси і густини частинки при виділення летких газів і вологи; кінетика та тепловиділення в гетерогенних реакцій окислення вуглецю та гомогенних реакціях окислення чадного газу, метану та водню. Модель дозволяє проаналізувати координатні і часові характеристики горіння і самозаймання (температуру частинок і газу; діаметру, маси і густини; концентрацій кисню, азоту і оксидів вуглецю; концентрації горючих летких речовин в газовій фазі факелу (метан, чадний газ, водень) від властивостей викопного вугілля. Показано, що весь процес горіння вугільного пилу можна умовно розділити на два етапи: 1) виділення летких і вологи при розігріві частинок 2) горіння летких, займання і горіння вугільних частинок. Проаналізовано вплив частки кисню і масової витрати повітря на повноту згорання вугільного пилу і газовий склад продуктів згорання. Наведено результати чисельних розрахунків повноти згорання пилу за різних концентрацій кисню, масових витратах вугільного пилу та збагаченого киснем (35 %) повітря, початкової температури газової суміші і різних витратах киснево-збагаченого повітря, за умови сталої масової витрати вугільного пилу. Доведено, що зі збільшенням концентрації кисню у дутті і витрати повітря ,збагаченого киснем, повнота згорання зростає: при збільшені кисню від 23 % до 35 % повнота згорання зростає з 86 до 99 мас. %.

Вивчення закономірностей росту оксидних структур на поверхні вольфраму при нагріванні

С. Орловська — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

В роботі представлено результати досліджень особливостей утворення оксидних структур на поверхні вольфрамових дротиків, що нагріваються електричним струмом в повітрі. Вивчено стаціонарні високотемпературні режими окислення вольфрамових дротиків діаметрами 210 і 300 мкм електротермографічним методом. Встановлено, що при середній температурі вольфрамового дротика близько 900 К на його поверхні з'являються ниткоподібні кристали, які швидко зростають, і надалі набувають пластинчатої і гіллястої форми. Дисперсний склад, форма і поверхнева густина отримуванних мікрокристалів триоксиду вольфраму залежать від температури і часу окислення. Визначено швидкості росту розмірів окремих кристалів в повздовжньому та поперечному напрямках. Встановлено, що кристали спочатку активніше зростають в повздовжньому напрямку ( в висоту), а потім швидше ростуть в ширину. Зазвичай кінцевий розмір кристала в поперечному напрямі більший ніж в повздовжньому. Доведено лінійний закон зростання максимальних розмірів дендритів від часу. Проведено розрахунки фрактальної розмірності дендритних структур оксиду вольфраму. Отримані значення фрактальної розмірності вказують на те, що механізмом росту є дифузійно обмежена агрегація (DLA) при участі парової фази WO₃. При нагріванні вольфраму до високих температур оксид частково переходить в пару й конденсується на поверхні у формі дендритів.

Випаровування поодиноких краплин ізопропанолу з домішками наночастинок Al2O3

О. Копійка, М. Іванов — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

У роботі експериментально досліджено процес випаровування поодиноких крапель ізопропанолу, модифікованого домішками наночастинок оксиду алюмінію Al₂O₃, за різних початкових концентрацій наночастинок і температур навколишнього середовища. Розглянуто нанофлюїди з масовою концентрацією наночастинок 0-3,06 %, отримані за допомогою ультразвукової диспергації та стабільні протягом тривалого часу. Випаровування крапель діаметром близько 2 мм досліджувалося в умовах стаціонарного слабкого потоку повітря в горизонтальній електричній печі в температурному діапазоні 370–505 К. Поточний розмір крапель визначався методом відеореєстрації з подальшою обробкою зображень.

Показано, що випаровування відбувається у дифузійному режимі та задовольняє закону d². Встановлено, що зі зростанням температури константа швидкості випаровування збільшується, тоді як зі збільшенням початкової концентрації наночастинок Al₂O₃ вона зменшується на 15-50 % порівняно з чистим ізопропанолом. Виявлено, що при концентраціях наночастинок понад 1 % константа швидкості випаровування прямує до асимптотичного значення, яке зростає з підвищенням температури. За відносно низьких температур і малих концентрацій домішок спостерігається нелінійний характер температурної залежності швидкості випаровування. Отримані результати свідчать, що вміст наночастинок є додатковим керуючим параметром, який дозволяє впливати на характерні часи випаровування та формування парогазових сумішей у дисперсних системах.

Вплив розчинених газів повітря на механізм передперехідного процесу в водних розчинах гідроксипропілметилцелюлози

Л. Вергун, А. Британ — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

Досліджується передперехідний процес в водному розчині гідроксипропілметилцелюлози з концентрацією 1,5гр/л із вмістом розчинених газів повітря. Цей процес передує фазовому переходу «золь-гель». Актуальність даного дослідження пов'язана із використанням гідрогелів на основі похідних целюлози у тканинній інженерії, сучасних методах лікування пошкоджень сполучної тканини та ін. Висунуто гіпотезу, що розчинені гази повітря на стадії передперехідного процесу приймають участь при розпорядкуванні примежових водних шарів, що входять до складу гідратних оболонок навколо глобул. Для підтвердження цієї гіпотези проведено експериментальні дослідження, використовуючи наступні методики, а саме, метод випаровування краплини, визначення коефіцієнту світлопропускання та визначення густини водного розчину гідроксипропілметилцелюлози із вмістом розчинених газів повітря та дегазованого розчину. На основі отриманих експериментальних результатів було встановлено, що при наявності розчинених газів повітря у досліджених розчинах, швидкість випаровування на початковому етапі змінюється стрибкоподібно і пов'язано із збільшенням міжфазної деформації води. При аналізі коефіцієнтів світлопропускання газованого та дегазованого розчинів було встановлено, що відмінності між цими розчинами пов'язані із змінами конфігурацій ланцюгів та короткочасними взаємодіями між ними. На основі отриманих температурних залежностей густини досліджуваних розчинів зроблено висновок, що наявність розчинених газів повітря впливає на зміну ступеня щільності при утворенні сітчастої структури гелю. Запропоновано моделі структури газованих та дегазованих розчинів при предперехідному процесі. Визначено молекулярний механізм передперехідного процесу в водних розчинах гідроокстипропілметилцелюлози із вмістом розчинених газів повітря, який пов'язаний із зміною петлеподібних конфігурацій біополімерних ланцюгів за рахунок перерозподілу водневих зв'язків в гідратній оболонці молекул та виникненням за рахунок цих зв'язків короткочасних зіркоподібних конфігурацій між окремим полімерними ланцюгами.

Газові та люмінесцентні сенсори на основі нанокристалів широкозонних напівпровідників

С. Гусейнова, О. Волков — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

Розроблений газовий сенсор на основі нанокристалів сульфіду цинку, що має високу чутливість до парів аміаку, етанолу та ізопропанолу при кімнатній температурі. Показано, що концентрація газу найбільше впливає на температуру сенсору.

Досліджено механізм чутливості люмінесцентних сенсорів на основі нанокристалів оксиду цинку та сульфіду кадмію до іонів важких металів у воді. Проведено дослідження впливу іонів важких металів на довгохвильову люмінесценцію колоїдних нанокристалів оксиду цинку. Показано, що додавання іонів кадмію та іонів перехідних металів призводить до зростання інтенсивності червоно-жовтої люмінесценції, а цинку, алюмінію і свинцю – блакитної. Запропонований механізм роботи сенсора, який пов’язаний з перерозподілом концентрації власних дефектів, що визначають довгохвильову люмінесценцію досліджуваних нанокристалів.

Нанопокриття для запобігання утворення крапель, корозії, змочування та обледеніння поверхні

Сергій Козицький

Утворення крапель H₂O у рідкому та твердому станах на поверхні руйнує поверхню та викликає корозію на поверхні металу, а використання покриттів запобігає цим процесам.

Ефективність покриття значно підвищується при використанні наноматеріалів. Наночастинки SiO₂ (розміром ~20 нм), TiO₂ (розміром 5-10 нм) та вуглецеві нанотрубки, введені в покриття в кількості 3-5%, збільшують міцність покриття в кілька разів, час проникнення вологи на порядок, а термін служби покриття досягає 5 років.

Більш ефективним захистом від утворення крапель на поверхні є створення на ній супер гідрофобного стану. Великий кут змочування >150° при-водить до відштовхування води від поверхні та значного зниження адгезії. Аналіз формули змочування показує, що для досягнення супер гідрофобного стану необхідно мінімізувати ефективну взаємодію між молекулами твердого тіла та поверхні, тобто створити низько енергетичну поверхню.

Обговорюються базові моделі, а саме моделі Венцеля та Кассі-Бакстера, що враховують кут змочування води на твердих поверхнях, пов'язаний з впливом шорсткості поверхні на гідрофобність. Стабільний низько енергетичний стан відповідає моделі Кассі-Бакстера.

Такий стан з великими кутами змочування та низьким гістерезисом може бути реалізований за допомогою наноматеріалів, здатних формувати шорсткі мікро/нанорозмірні поверхні з кутами змочування 160^o-170^o та кутами кочення 2^o-5^o. Мікро/нанорозмірні поверхні мають перспективне застосування, оскільки вони здатні до самоочищення, захисту від корозії та мають антибіотичні властивості.

Мікро/нанорозмірні супер гідрофобні поверхні також виявляються ефективними для захисту від обледеніння, а також для видалення льоду з поверхонь під впливом сонячної радіації.

До проблеми використання моделі ідеального розчину в молекулярної фізиці

Володимир Чечко

Концепцію ідеального розчину сформульовано ще у 80-х роках XIX століття. Однозначність формулювань та визначення на її основі властивостей ідеальних сумішей виключає будь-які неоднозначності в їх тлумаченні. Проте, час від часу в літературі можна зустріти формулювання густини ідеального розчину, що суперечать загальноприйнятому визначенню. Цей невеликий огляд присвячено проблемі використання концепції ідеального розчину у дослідженнях з фізики конденсованого стану. Наведено декілька прикладів проблемних формулювань та проведено їх критичний аналіз.

Механізм хімічної сенсибілізації при обробці киснем мікрокристалів AgBrI, спектрально сенсибілізованих аніонним барвником

Олександр Тюрин, Сергій Жуков, Олександр Бекшаєв

У роботі розглядаються специфічні дисперсні системи, що формуються в композитних конденсованих середовищах, які містять світлочутливі галогенісрібні мікрокристали (МК). На базі низькотемпературних (T = 77 K) люмінесцентних та спектросенситометричних характеристик МК AgBrІ, розглядається механізм впливу кисневої обробки на спектральну сенсибілізацію МК аніонним барвником. Показано, що вплив кисню не може зводитися, як стверджується в літературних джерелах, лише до зниження чутливості МК AgBrI, і його роль у спектральній сенсибілізації МК AgBrI не є такою однозначною. У рамках запропонованого механізму, певна варіативність виникає через те, що срібні центри Ag⁺ та Ag₂⁺, різні за своєю структурою, беруть участь у процесах генерації-рекомбінації нерівноважних носіїв заряду, які взаємодіють з різними агрегатними формами барвника, адсорбованого на поверхні МК, і по-різному зазнають впливу кисню. Результати роботи будуть корисними для численних застосувань, що використовують такі МК, зокрема для оптимізації голографічних та спектрозональних фотоматеріалів, газофазних сенсорів та в системах перетворення сонячної енергії

Зсувна пружність гелів та метод крутильних коливань

М. Лазаренко, Ю. Забашта, О. Свечнікова, Л. Вергун

Запропоновано варіант методу крутильних коливань для визначення модуля зсуву гелів. Визначення модуля зсуву гелів як параметра, що характеризує деформаційні властивості, є актуальним завданням у розробці

нових методів та препаратів для лікування деструкцій сполучної тканини, а також у тканинній інженерії. Задачею останньої, як відомо, є створення гелів, які б могли служити замінниками пошкодженої біологічної тканини. При вирішенні цієї задачі важливою характеристикою є реологічні параметри гелів, що створюються для цієї мети.

У статті наведено загальну характеристику методу крутильних коливань та його реалізацію з використанням різних експериментальних методик. Показано, що існує клас гелів, деформаційні властивості яких наближаються до властивостей твердого тіла. Умовно ці гелі названі високомодульними. Визначено особливості застосування методу крутильних коливань при дослідженні високомодульних гелів, які пов'язані зі зміною напруженого стану в системі.

Особливістю запропонованого у статті варіанту визначення модуля зсуву гелів є конкретні зразки. Ці зразки являють собою полімерні трубки, заповнені гелем. Кінці трубок закривають металеві пробки. Такий тип зразка мінімізує похибки, характерні для досліджень зсувної пружності гелів. У досліджуваному зразку площа, зайнята гелем між денцями металевих пробок, має форму циліндра та вільна від стискаючих напружень. Крім того, оскільки система полімер-розчинник розташована в трубці, випаровування розчинника не відбувається. Концентрація полімеру в гелі дорівнює концентрації полімеру у вихідному розчині.

Запропонований варіант реалізовано за допомогою крутильного маятника. Розроблено метод розрахунку модуля зсуву на основі отриманих експериментальних даних частот вільних затухаючих коливань порожньої трубки та трубки, яка заповнена високомодульним гелем.

Запропонований варіант протестовано на прикладі желатинового гідрогелю. Значення модуля зсуву для желатинового гідрогелю з концентрацією 20% було отримано як , що узгоджується з модулем зсуву хрящової тканини.

Експериментальне дослідження розчинності фулерену С60 у холодильних мастилах та розчинах вуглеводневих холодоагентів з мастилом

O. Хлієва, К. Шестопалов, Н. Хлієв, С. Корнієвич

Використання нанодобавок до компресорного мастила є перспективним способом підвищення ефективності парокомпресійних холодильних систем. Фулерен C₆₀ є перспективною добавка до мастила для зменшення зношування та тертя в компресорі. Для застосування цієї добавки важливим є експериментальне дослідження розчинності C₆₀ у мастилі та холодоагенті. Для мінеральних мастил було зафіксовано відносно високий «видима максимальна розчинність» C₆₀, який складав 0,13 мас. % для ХФ16-12 та 0,164 мас. % для Suniso 3 GS. Для алкілбензольного мастила Reniso SP 46 розчинність виявилася дуже низькою — 0,00229 мас. %. Для поліолефірних мастил результат залежав від марки: 0,0684 мас. % для ProEco RF 22 S та менше ніж 0,03 мас. % для Planetelf ACD 100 FY. Ультразвукова обробка мастила з C₆₀ сприяла утворенню пересичених колоїдних розчинів, які, залежно від марки мастила, або характеризувалися довготривалою стабільністю, або швидко переходили в істинний розчин із випадінням осаду C₆₀. Експерименти показали, що масова частка C₆₀, яка відповідає «видимої максимальної розчинності» за умов навколишнього середовища, залежить не тільки від типу мастила, а й від присадок. Розчинення мастила Suniso 3GS із вмістом 0,164 мас. % C₆₀ у пентані в об’ємному співвідношенні 1:9 не призвело до швидкого утворення агрегатів C₆₀. Проте через добу в розчині з’явився осад C₆₀, який повністю розчинився в мастилі після випаровування пентану. Аналогічно, розчинення мастила ProEco RF 22 S із вмістом 0,0684 мас. % C₆₀ у пропані не спричинило осадження C₆₀ протягом 3 годин. Після випаровування пропану мастило залишалося без осаду. Проведений експеримент моделює процес «розчинення C₆₀ ⇄ кластеризація C₆₀» у реальній холодильній системі, що дозволяє розглядати C₆₀ як перспективну добавку до компресорного мастила.

Дослідження теплоакумулювальних властивостей цеолітів після мікрохвильової регенерації

В роботі проведено дослідження кінетики дегідратації щільного шару цеолітів 13X і 4A, які застосовуються для систем накопичення тепла на основі термохімічних процесів адсорбції та десорбції. Наведено результати аналітичного огляду літературних даних, на підставі якого отримано відомості про ефективність термохімічного накопичення теплоти цеолітами завдяки високій щільності акумулювання енергії, а також можливості тривалого зберігання без втрат енергії. Визначено, що при регенерації цеолітів раціонально застосування методу мікрохвильової дегідратації. Представлено схему експериментальної установки для проведення досліджень мікрохвильового сушіння та методику проведення експериментів. Наведено результати експериментів з дегідратації щільного шару цеолітів 13Х та 4А в умовах мікрохвильового нагріву при вихідній потужності магнетрону 800 Вт, початкова маса завантаження – 0,1 кг. Показані криві зміни вологовмісту та температури цеолітів при мікрохвильовому сушінні. Наведено аналіз характеру зміни вмісту вологи і температури для досліджуваних цеолітів. Проведено оцінку властивостей міцності цеолітів за результатами визначення якості зерен після семи циклів сорбції-десорбції. Наведено результати оцінки теплоакумулювальної здатності цеолітів після дегідратації в мікрохвильовому полі. Враховувалося, що теплота адсорбції, що виділяється після додавання води до шару цеолітів, йшла на нагрівання води, експериментальної комірки, шару цеоліту і випаровування вологи. Питома теплота адсорбції досліджуваних цеолітів змінюється в межах 155,5 кДж/кг – 216,4 кДж/кг, при цьому похибка не перевищувала 15,7 %. Отримано, що за характеристиками міцності і по теплоакумулювальної здатності переважним для систем термохімічного накопичення тепла є цеоліт 13Х, однак остаточний вибір визначається конкретними умовами застосування.

Структура та електричні властивості антимікробних полімерних нано-композитів, наповнених вуглецевими нанотрубками та наночастинками срібла

E. Лисенков, О. Стрюцький

У роботі досліджено структуру, електропровідність та антимікробні властивості нанокомпозитів на основі поліетиленоксиду, модифікованих багатошаровими вуглецевими нанотрубками (ВНТ), наночастинками срібла (НЧС). Методами рентгеноструктурного аналізу встановлено, що введення наповнювачів різних типів приводить до зниження ступеня кристалічності полімерної матриці. Найбільше пригнічення кристалічності системи спостерігалось при наповненні гібридним наповнювачем. Методом імпедансної спектроскопії виявлено перколяційну поведінку електропровідності зі значеннями перколяційних переходів: 0,5 % для ВНТ, 1 % для НЧС та лише 0,3 % для гібридного наповнювача. Антимікробні дослідження показали, що гібридні композити є найефективнішими проти S. aureus, E. coli та C. albicans, демонструючи зони інгібіції до 16 мм. Отримані результати підтверджують перспективність комбінованих нанонаповнювачів для створення функціональних матеріалів з покращеними електропровідними та біоцидними властивостями.

Дослідження кінетики процесу отвердження епоксидного полімеру механічними та теплофізичними методами

Т. Січкар, М. Рокицький, Л. Благодаренко, С. Василенко, А. Шут — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

Дослідження присвячене вивченню кінетики отвердження епоксидних полімерів ультразвуковим та теплофізичним методами. Використано епоксидну смолу ЕД-20, отверджену ПЕПА, а також модифіковані композиції. Вимірювання швидкості та затухання ультразвуку дозволили визначити стадії гелеутворення, зростання зшивання та перехід у склоподібний стан. Отримані результати узгоджуються з теплофізичними даними температури та теплопровідності, що відображають екзотермічний характер реакції. Дослідження демонструє ефективність обох методів для аналізу структуроутворення та має практичне значення для оптимізації технологічних режимів обробки епоксидних композицій.

Верифікація моделей динаміки масообмінних процесів в апаратах з вільною міжфазною границею сучасних технологій очищення повітря

О. Герасімов, В. Курятников — пт, 02 січ 2026 00:00:00 +0200

Застосування методів фізичного і математичного моделювання дозволяють глибше зрозуміти масообміні процеси та оптимізувати роботу технологічного обладнання очищення повітря. Одним із перспективних напрямів очищення атмосферного повітря від шкідливих газоподібних і дисперсних домішок є використання апаратів з вільною міжфазною границею, які дозволяють забезпечити максимальну площу контакту фаз та забезпечують інтенсивний масообмін між газовою та рідинною фазами.

В залежності від виду забруднення масообмін може відбуватися у дисперсних і суцільних фазах, які за своїм характером можуть бути однорідними або неоднорідними із рисами фрактальних об’єктів.

Мета дослідження: верифікація фізичних моделей механізмів масообмінних процесів в технологічних апаратах з вільною міжфазною границею, призначених для очищення забрудненого повітря від шкідливих газоподібних і дисперсних компонентів, з урахуванням неоднорідності, фрактальних особливостей можливих об’єктів дослідження. Приклад таких об’єктів - хмароподібне повітря у вигляді туману з дрібнодисперсних крапель конденсованого аміаку або сірчаної чи азотної кислоти, при очищенні якого відбуваються теплообмінні та гідродинамічні процеси.

Сформульовані і представлені фізичні моделі процесу абсорбційного очищення газів з урахуванням змін концентрації газу по висоті абсорбційного апарату. Відповідно запропонованим фізичним моделям розроблені математичні моделі диференціальних рівнянь масообміну, які потребують використання системи прямокутних координат Декарта, або циліндричної системи координат. Основу чисельної моделі складає рівняння конвективної дифузії.

Температурні зміни можуть суттєво впливати (нагрівання при розчиненні газів) на якість очистки газів. Одним із засобів протидії цим явищам може бути охолодження абсорбційного апарата за рахунок природної конвекції шляхом збільшення його зовнішньої поверхні, можливо шляхом зменшення його діаметру. При тій самій витраті повітря і швидкості потоків зменшення діаметру апарата має відповідати збільшенню кількості паралельно з’єднаних аналогічних секцій («тарілок»). Схема розташування цих секцій перетворюється у комбінацію послідовних та паралельних з’єднань одиничних елементів абсорбції.

Розглянута фрактальна модель дифузії в дисперсній системі частинок або крапель у забрудненому повітрі дозволяє описати різні режими процесу переносу від нормальної дифузії до супердифузії (майже каналювання) за допомогою одного єдиного структурного параметра.

Показано, що верифікація простих фізичних моделей дозволяє передбачати шляхом порівняння швидкостей масообміну з швидкістю потоків повітря та абсорбенту, який режим масообміну можна очікувати. Прості співвідношення та залежності, які отримані таким методом цілком аналітично, надали можливість швидко проводити оцінки регулюючих фізичних факторів, режимів проходження фізичних процесів та розраховувати параметрів конструювання апаратів очищення повітря.