На главную К списку выставокАрхив выставок

Выставка к XVI Международной конференции "Поверхностные силы"

Журнальные статьи

1. Jens Becking, Albert Grobmeyer, Martin Kolek, Uta Rodehorst, Susanne Schulze . An Effective Method to Improve the Cycling Performance of Lithium-Metal Batteries // Adv. Mater. Interfaces. 2017. Vol. 4, № 16. P. 1700166.

Lithium metal as an electrode material possesses a native surface film, which leads to a rough surface and this has a negative impact on the cycling behavior. A simple, fast, and reproducible technique is shown, which makes it possible to flatten and thin the native surface film of the lithium-metal anode. Atomic force microscopy and scanning electron microscopy images are presented to verify the success of the method and X-ray photoelectron spectroscopy measurements reveal that the chemical composition of the lithium surface is also changed. Furthermore, galvanostatic measurements indicate superior cycling behavior of the surface modified electrodes compared to the as-received ones. These results demonstrate that the native surface film plays a key role in the application of lithium metal as an anode material for lithium-metal batteries and that the shown surface modification method is an excellent tool to obtain better performing Li metal electrodes.


2. Arjmandi-Tash O. et al. Kinetics of Wetting and Spreading of Droplets over Various Substrates // Langmuir. 2017. Vol. 33, № 18. P. 4367–4385.

There has been a substantial increase in the number of publications in the field of wetting and spreading since 2010. This increase in the rate of publications can be attributed to the broader application of wetting phenomena in new areas. It is impossible to review such a huge number of publications; that is, some topics in the field of wetting and spreading are selected to be discussed below. These topics are as follows: (i) Contact angle hysteresis on smooth homoge neous solid surfaces via disjoining/conjoining pressure. It is shown that the hysteresis contact angles can be calculated via disjoining/conjoining pressure. The theory indicates: that the equilibrium contact angle is closer to a static receding contact angle than to a static advancing-contact angle: (ii) The wetting of deformable substrates, Which is caused by surface forces action in the vicinity of the apparent three phase contact line, leading:: to a deformation on the substrate. (iii) The kinetics of wetting and spreading of non-Newtonian liquid (blood) over porous substrates. We showed that in spite of the enormous complexity of blood; the spreading over porous substrate can be described using a relatively simple model: a power low-shear-thinning non-Newtonim liquid. (iv) The kinetics of spreading of surfactant solutions: In In this part, new results related to various surfactant solution mixtures (synergy and crystallization) are discussed, which shows some possible direction for the,future revealing of superspreadingl phenoinena. (v) The kinetics of spreading of surfactant solutions over hair. Fundamental problems to be, solved are identified.


3. Baleta J., Vujanovic M., Duic N. Mathematical modelling of surface tension effects in liquid wall films // Int. J. Innov. Sustain. Dev. 2017. Vol. 11, № 1. P. 85–99.

Behaviour of liquid wall films finds its application in many industrial areas - internal combustion engines, air blast atomisers, heat exchanger ducts, etc. Given assumptions regarding thin liquid films, Navier-Stokes equations are converted to wall film governing equations. The main limitations of a continuous finite volume approach of the film model are at boundary edges of the liquid phase. To overcome those issues, mathematical model for description of surface tension effects was developed and implemented into the computational fluid dynamics (CFD) code. Further area where surface tension force effects are important is the behaviour of liquid film encountering a sharp edge. The analytical force balance approach from Friedrich was incorporated into the existing numerical framework. The improved model of liquid wall film behaviour developed within this paper is the important step in improvement of the accuracy of physical models used in CFD, necessary to comply with stringent requirements of the industry.

4. Bazrafshan M., de Rooij M.B., Schipper D.J. Adhesive force model at a rough interface in the presence of thin water films: The role of relative humidity // Int. J. Mech. Sci. 2018. Vol. 140. P. 471–485.

This paper proposes a Boundary Element Model (BEM) for the adhesive contact at the rough interface of two contacting bodies, where a thin water film is adsorbed on the surfaces due to the condensation from the humid environment. Three adhesive components contribute to the total adhesive force: solid-solid and liquid-solid van der Waals interactions and capillary force. Rather than a film with uniform thickness, the true distribution of the water film over the surfaces is considered. The capillary component of the adhesive force is first verified through the well-known capillary force model at the smooth contact of a rigid ball-on-flat configuration for different values of the Relative Humidity (RH) of the environment. Then, the adhesive contact at a rough interface with three different relative auto-correlation lengths under different normal loads is considered. It is found that the capillary force dominates the total adhesive force and it increases with RH, while the other two adhesive components are rather constant. In addition, the capillary force appears to first increase with RH and then decrease as almost the entire non-contact area of the interface is covered by a meniscus. This variation in the capillary force depends on the auto-correlation length, roughness rms of the rough interface, and the normal load. Furthermore, it is confirmed that the capillary force, while employing a water film with uniform thickness, deviates that of the true distribution of this film.


5. Bin Yousaf A. et al. Synergistic effect of interfacial phenomenon on enhancing catalytic performance of Pd loaded MnOx-CeO2-C hetero-nanostructure for hydrogenation and electrochemical reactions // J. Mater. Chem. A. 2017. Vol. 5, № 21. P. 10704–10712.

Hetero-nanostructures have proven to be impressive materials due to their multi-functionalities in various catalytic applications. Here, the basic focus has been devoted to interface chemistry among different domains in the field of catalysis to develop an outstanding composite material with exceptional redox and catalytic properties in hydrogenation and as well in electrochemical reactions. The unique nano-hybrid material is synthesized by the loading of Pd nanoparticles onto MnOx-CeO2 mixed oxides. The heterogeneous catalytic ability for hydrogenation reactions were studied such as the reduction of organic pollutant 4-nitrophenol into 4-aminophenol and the hydrogenation of styrene into ethylbenzene. However, for electrochemical reactions, a comprehensive investigation as anode and cathode materials in direct formic acid fuel cells was performed. The strong reducing property of Pd enhanced the catalytic performance of mixed oxides and the synergistic effect of mixed oxides through interfacial phenomenon improved the performance of the hetero-nanostructured catalyst. The as-designed nanocomposite depicts high catalytic efficiency with low-cost economical standards.


6. Boeira C.D. et al. A comprehensive study on different silicon-containing interlayers for a-C:H adhesion on ferrous alloys // Thin Solid Films. 2018. Vol. 645. P. 351–357.

Silicon-containing interlayers can be used to promote adhesion of a-C:H thin films on ferrous alloys substrates. In contrast to chromium and titanium intermediate layers, which are often deposited by well-established technologies such as physical vapor deposition (PVD), the deposition of silicon interlayers is more compatible with plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques since most of the precursors are usually presented as liquids in stantard conditions. In this work, different silicon-containing interlayers were deposited on AISI 4140 steel using three different precursors in a PECVD chamber equipped with electrostatic confinement. The tribological behavior was correlated with the chemical structure of the interlayer. The critical load for delamination depends more strongly on Si/O and C/O ratios than on deposition temperature. In a general way, low oxygen content in the silicon-containing interlayer is leading to high adhesion. The best adhesion was achieved by using hexamethyldisiloxane as precursor when a critical load for delamination of 3.6 N was observed.


7. Brower L.J. et al. Tailoring the nanoscale morphology of HKUST-1 thin films via codeposition and seeded growth // Beilstein J. Nanotechnol. 2017. Vol. 8. P. 2307–2314.

Integration of surface-anchored metal-organic frameworks (surMOFs) within hierarchical architectures is necessary for potential sensing, electronic, optical, or separation applications. It is important to understand the fundamentals of film formation for these surMOFs in order to develop strategies for their incorporation with nanoscale control over lateral and vertical dimensions. This research identified processing parameters to control the film morphology for surMOFs of HKUST-1 fabricated by codeposition and seeded deposition. Time and temperature were investigated to observe film formation, to control film thickness, and to tune morphology. Film thickness was investigated by ellipsometry, while film structure and film roughness were characterized by atomic force microscopy. Films formed via codeposition resulted in nanocrystallites anchored to the gold substrate. A dynamic process at the interface was observed with a low density of large particulates (above 100 nm) initially forming on the substrate; and over time these particulates were slowly replaced by the prevalence of smaller crystallites (ca. 10 nm) covering the substrate at a high density. Elevated temperature was found to expedite the growth process to obtain the full range of surface morphologies with reasonable processing times. Seed crystals formed by the codeposition method were stable and nucleated growth throughout a subsequent layer-by-layer deposition process. These seed crystals templated the final film structure and tailor the features in lateral and vertical directions. Using codeposition and seeded growth, different surface morphologies with controllable nanoscale dimensions can be designed and fabricated for integration of MOF systems directly into device architectures and sensor platforms.


8. Chen X. et al. A New Equivalent Statistical Damage Constitutive Model on Rock Block Mixed Up with Fluid Inclusions // Math. Probl. Eng. 2018. P. 3080173.

So far, there are few studies concerning the effect of closed "fluid inclusions" on the macroscopic constitutive relation of deep rock. Fluid-matrix element (FME) is defined based on rock element in statistical damage model. The properties of FME are related to the size of inclusions, fluid properties, and pore pressure. Using FME, the equivalent elastic modulus of rock block containing fluid inclusions is obtained with Eshelby inclusion theory and the double M-T homogenization method. The new statistical damage model of rock is established on the equivalent elastic modulus. Besides, the porosity and confining pressure are important influencing factors of the model. The model reflects the initial damage (void and fluid inclusion) and the macroscopic deformation law of rock, which is an improvement of the traditional statistical damage model. Additionally, the model can not only be consistent with the rock damage experiment date and three-axis compression experiment date of rock containing pore water but also describe the locked-in stress experiment in rock-like material. It is a new fundamental study of the constitutive relation of locked-in stress in deep rock mass.


9. Das S. et al. A model of wetting of partially wettable porous solids by thin liquid films // Chem. Eng. J. 2017. Vol. 320. P. 104–115.

Wetting of partially wettable porous solids is encountered in many and diverse applications such as imbibition of liquid reactants into pores of porous catalysts and adsorbents in reactor beds, water vapor condensation on porous substrates like leaves, and spreading of liquid condensate on fuel cell membranes. This wetting is a combination of liquid spreading/retraction on the external surface and imbibition into the pores. In this paper, we establish the basic "building block" of this problem, i.e., the dynamics of wetting and retraction of a thin film in the vicinity of a single infinite pore of a porous solid and show the way forward by discussing the case of two such adjacent pores. The coupled process described by a unified and simple model derived from equations of motion under the lubrication approximation for thin film flow on the external surface and Hagen-Poiseulle flow inside the pores. A single final evolution equation tracks the externally wetted region in time by solving for the height of the liquid surface starting from an initial liquid droplet. The wetted area initially expands as the droplet spreads and then contracts as droplet retracts due to imbibition in the pore. The liquid surface becomes increasingly liable to rupture under the influence of intermolecular forces as it thins because of imbibition. The governing equation can track the rupture and subsequent dewetting of the surface also. The liquid morphology and kinetics of wetting show good agreement with the reported experiments implying that the description of a spreading liquid as a thin film indeed manages to incorporate the most important physics governing the internal wetting of liquids on porous substrates at the micro scale. The model shows a possible way to develop wetting correlations for larger scales of flow in industrial trickle bed reactors in a bottom-up manner. (C) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved.


10. Echaide M. et al. Restoring pulmonary surfactant membranes and films at the respiratory surface // Biochim. Biophys. Acta-Biomembr. 2017. Vol. 1859, № 9. P. 1725–1739.

Pulmonary surfactant is a complex of lipids and proteins assembled and secreted by the alveolar epithelium into the thin layer of fluid coating the respiratory surface of lungs. There, surfactant forms interfacial films at the air water interface, reducing dramatically surface tension and thus stabilizing the air-exposed interface to prevent alveolar collapse along respiratory mechanics. The absence or deficiency of surfactant produces severe lung pathologies. This review describes some of the most important surfactant-related pathologies, which are a cause of high morbidity and mortality in neonates and adults. The review also updates current therapeutic approaches pursuing restoration of surfactant operative films in diseased lungs, mainly through supplementation with exogenous clinical surfactant preparations. This article is part of a Special Issue entitled: Membrane Lipid Therapy: Drugs Targeting Biomembranes edited by Pablo V. Escriba. (C) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved.


11. Gao X. et al. Unusual Interfacial Freezing Phenomena in Hexacontane/Silica Composites // J. Phys. Chem. B. 2017. Vol. 121, № 27. P. 6659–6666.

The crystallization behaviors of n-hexacontane (C60H122)/Stober silica (SiO2) composites with various compositions were investigated by a combination of differential scanning calorimetry (DSC), solid-state C-13 nuclear magnetic resonance (solid-state C-13 NMR), and proton NMR. relaxation experiments. By means of DSC, C60H122 molecules in C60H122/silica composites were observed to be involved in the interfacial freezing not present in the free bulk C60H122 The orientation of C60H122 molecules, being preferentially normal to silica surface, was confirmed by grazing incidence X-ray diffraction experiments on thin n-hexacontane film adsorbed on the silicon wafer with a native SiO2 layer. Inferred from the solid C-13 NMR data, the interfacial monolayer is in orthorhombic phase with certain chain disorders. It is speculated that the "interfacial freezing" of C60H122 formed in the presence of silica particles is driven by the combination of the strong, attraction between the molecules and the enhanced number of interfacial molecules on the silica surface.


12. Goldenfeld N. A statistical mechanical phase transition to turbulence in a model shear flow // J. Fluid Mech. 2017. Vol. 830. P. 1–4.

It is becoming increasingly clear that the strong spatial and temporal fluctuations observed in a narrow Reynolds number regime around the laminar-turbulent transition in shear flows can best be understood using the concepts and techniques from a seemingly unrelated discipline - statistical mechanics. During the last few years, a consensus has begun to emerge that these phenomena reflect an underlying non-equilibrium phase transition exhibited by a model of interacting particles on a crystalline lattice, directed percolation, that seems very far from fluid mechanics. Now, Chantry etal. (J.Fluid Mech., vol.824, 2017, R1) have developed a truncated-mode computation of a model shear flow, capable of simulating systems far larger and longer than any previous study and have for the first time generated enough statistical data that a high-precision test of theory is feasible. The results broadly confirm the theory, extending the class of flows for which the directed percolation scenario holds and removing any remaining doubts that non-equilibrium statistical mechanical critical phenomena can be exhibited by the Navier-Stokes equations.


13. Gross M. First-passage dynamics of linear stochastic interface models: numerical simulations and entropic repulsion effect // J. Stat. Mech.-Theory Exp. 2018. P. 033212.

A fluctuating interfacial profile in one dimension is studied via Langevin simulations of the Edwards-Wilkinson equation with non-conserved noise and the Mullins-Herring equation with conserved noise. The profile is subject to either periodic or Dirichlet (no-flux) boundary conditions. We determine the noise-driven time-evolution of the profile between an initially flat configuration and the instant at which the profile reaches a given height M for the first time. The shape of the averaged profile agrees well with the prediction of weak-noise theory (WNT), which describes the most-likely trajectory to a fixed first-passage time. Furthermore, in agreement with WNT, on average the profile approaches the height M algebraically in time, with an exponent that is essentially independent of the boundary conditions. However, the actual value of the dynamic exponent turns out to be significantly smaller than predicted by WNT. This 'renormalization' of the exponent is explained in terms of the entropic repulsion exerted by the impenetrable boundary on the fluctuations of the profile around its most-likely path. The entropic repulsion mechanism is analyzed in detail for a single (fractional) Brownian walker, which describes the anomalous diffusion of a tagged monomer of the interface as it approaches the absorbing boundary. The present study sheds light on the accuracy and the limitations of the weak-noise approximation for the description of the full first-passage dynamics.


14. Hosseini S., Savaloni H., Gholipour-Shahraki M. Design and fabrication of highly hydrophobic Mn nano-sculptured thin films and evaluation of surface properties on hydrophobicity // J. Theor. Appl. Phys. 2017. Vol. 11, № 1. P. 1–11.

The wettability of solid surfaces is important from the aspects of both science and technology. The Mn nano-sculptured thin films were designed and fabricated by oblique angle deposition of Mn on glass substrates at room temperature. The obtained structure was characterized by field emission scanning electron microscopy and atomic force microscopy. The wettability of thin films samples was investigated by water contact angle (WCA). The 4-pointed helical star-shaped structure exhibits hydrophobicity with static WCAs of more than 133 degrees for a 10-mg distilled water droplet. This sample also shows the rose petal effect with the additional property of high adhesion. The Mn nano-sculptured thin films also act as a sticky surface which is confirmed by hysteresis of the contact angle obtained from advancing and receding contact angles measurements. Physicochemical property of liquid phase could effectively change the contact angle, and polar solvents in contact with hydrophobic solid surfaces do not necessarily show high contact angle value.


15. Hu H. et al. Multiscale Modeling of the Three-Dimensional Meniscus Shape of a Wetting Liquid Film on Micro-/Nanostructured Surfaces // Langmuir. 2017. Vol. 33, № 43. P. 12028–12037.

The design of structured surfaces for increasing the heat flux dissipated during boiling and evaporation processes via enhanced liquid rewetting requires prediction of the liquid meniscus shape on these surfaces. In this study, a general continuum model is developed to predict the three-dimensional meniscus shape of liquid films on micro/nanostructured surfaces based on a minimization of the system free energy that includes solid-liquid van der Waals interaction energy, surface energy, and gravitational potential. The continuum model is validated at the nanoscale against molecular dynamics simulations of water films on gold surfaces with pyramidal indentations, and against experimental measurements of water films on silicon V-groove channels at the microscale. The validated model is used to investigate the effect of film thickness and surface structure depth on the meniscus shape. The meniscus is shown to become more conformal with the surface structure as the film thickness decreases and the structure depth increases. Assuming small interface slope and small variation in film thickness, the continuum model can be linearized to obtain an explicit expression for the meniscus shape. The error of this linearized model is quantitatively assessed and shown to increase with increasing structure depth and decreasing structure pitch. The model developed can be used for accurate prediction of three-dimensional meniscus shape on structured surfaces with micro/nano-scale features, which is necessary for determining the liquid delivery rate and heat flux dissipated during thin-film evaporation. The linearized model is useful for rapid prediction of meniscus shape when the structure depth is smaller than or comparable to the liquid film thickness.


16. Jose B.M., Cubaud T. Role of viscosity coefficients during spreading and coalescence of droplets in liquids // Phys. Rev. Fluids. 2017. Vol. 2, № 11. P. 111601.

The role of absolute viscosities on the dynamics of droplet spreading on solids and droplet-droplet coalescence in liquid-liquid systems is experimentally characterized for a broad range of fluid parameters. We show in particular the existence of a viscous function based on both inner and outer fluid viscosities that allows for the determination of the critical wetting velocity and the evolution of contact diameters during immersed spreading and coalescence of droplets. This work quantifies the cooperative effects of fluid viscosities on droplet dynamics as well as their overall reduced influence from initial wetting to spreading and coalescence, which provides insights into the role of wetting contact lines on spontaneous capillary phenomena.


17. Jussila H. et al. New Approach for Thickness Determination of Solution-Deposited Graphene Thin Films // ACS Omega. 2017. Vol. 2, № 6. P. 2630–2638.

Solution processing-based fabrication techniques such as liquid phase exfoliation may enable economically feasible utilization of graphene and related nanomaterials in real-world devices in the near future. However, measurement of the thickness of the thin film structures fabricated by these approaches remains a significant challenge. By using surface plasmon resonance (SPR), a simple, accurate, and quick measurement of the deposited thickness for inkjet-printed graphene thin films is reported here. We show that the SPR technique is convenient and well-suited for the measurement of thin films formulated from nanomaterial inks, even at sub-10 nm thickness. We also demonstrate that the analysis required to obtain results from the SPR measurements is significantly reduced compared to that required for atomic force microscopy (AFM) or stylus profilometer, and much less open to interpretation. The gathered data implies that the film thickness increases linearly with increasing number of printing repetitions. In addition, SPR also reveals the complex refractive index of the printed thin films composed of exfoliated graphene flakes, providing a more rigorous explanation of the optical absorption than that provided by a combination of AFM/profilometer and the extinction coefficient of mechanically exfoliated graphene flakes. Our results suggest that the SPR method may provide a new pathway for the thickness measurement of thin films fabricated from any nanomaterial containing inks.


18. Katamune Y., Mori H., Izumi A. Growth of diamond thin films on SiCN underlayers by hot filament chemical vapor deposition // Thin Solid Films. 2017. Vol. 635. P. 53–57.

Silicon carbon nitride (SiCN) is a candidate as underlayer materials for the growth of diamond thin films for hard coating. Diamond thin films were grown on SiCN layers deposited on Si substrates and directly on the Si substrates for comparison, to investigate the availability of the SiCN underlayers. Both diamond films and SiCN underlayers were deposited by hot filament chemical vapor deposition (HF-CVD). The source gas for the SiCN films deposition was hexamethyldisilazane represented as (CH3)(3)SiNHSi(CH3)(3). The number density of diamond crystallites grown on the SiCN underlayers was low as compared with that of the films deposited on the Si substrate. The number density is not affected by the scratch pretreatment of the SiCN underlayers with diamond powder, which is clearly different from that of the films grown on the pretreated Si substrates. This might be because the SiCN films deposited at low temperatures less than 400 degrees C cannot keep the surface morphology formed by the scratch treatment under the high-temperature growth condition of the diamond films. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.


19. Klymko K., Mandal D., Mandadapu K.K. Statistical mechanics of transport processes in active fluids: Equations of hydrodynamics // J. Chem. Phys. 2017. Vol. 147, № 19. P. 194109.

The equations of hydrodynamics including mass, linear momentum, angular momentum, and energy are derived by coarse-graining the microscopic equations of motion for systems consisting of rotary dumbbells driven by internal torques. In deriving the balance of linear momentum, we find that the symmetry of the stress tensor is broken due to the presence of non-zero torques on individual particles. The broken symmetry of the stress tensor induces internal spin in the fluid and leads us to consider the balance of internal angular momentum in addition to the usual moment of momentum. In the absence of spin, the moment of momentum is the same as the total angular momentum. In deriving the form of the balance of total angular momentum, we find the microscopic expressions for the couple stress tensor that drives the spin field. We show that the couple stress contains contributions from both intermolecular interactions and the active forces. The presence of spin leads to the idea of balance of moment of inertia due to the constant exchange of particles in a small neighborhood around a macroscopic point. We derive the associated balance of moment of inertia at the macroscale and identify the moment of inertia flux that induces its transport. Finally, we obtain the balances of total and internal energy of the active fluid and identify the sources of heat and heat fluxes in the system. Published by AIP Publishing.


20. Koeppel G. et al. Periodic and Random Substrate Textures for Liquid-Phase Crystallized Silicon Thin-Film Solar Cells // IEEE J. Photovolt. 2017. Vol. 7, № 1. P. 85–90.

A major limitation in current liquid-phase crystallized (LPC) silicon thin-film record solar cells is optical losses caused by their planar glass-silicon interface. In this study, silicon is grown on nanoimprinted periodically, as well as randomly textured glass substrates, and successfully implemented into state-of-the-art LPC silicon thin-film solar cells. Compared with an optimized planar reference device, both textures enhance absorption of light. Interlayer and process optimization allowed achieving a material quality comparable with the planar reference device. On the random texture, an open-circuit voltage above 630 mV was obtained, as well as an external quantum efficiency exceeding the planar reference device by +3 mA/cm(2).


21. Li C., Guo Y.B., Zhao J.B. Interfacial phenomena and characteristics between the deposited material and substrate in selective laser melting Inconel 625 // J. Mater. Process. Technol. 2017. Vol. 243. P. 269–281.

Selective laser melting (SLM) is widely used to process InConel 625 alloy powders to manufacture functional components. The SLM process parameters significantly affect the bonding of melting powders and the substrate or deposited layer, the geometry of melt pool, and the microstructure of end-use components. In this study, single track SLM experiments were carried out to investigate the melt pool geometry on a lab-made facility with a wide range of laser power and scan speed and the fixed laser beam diameter and layer thickness. A process map for SLM of Inconel 625 alloy was developed. Four types of single track formation have been identified and characterized. The contact angle of the melt pool tends to decrease with the increase of laser power. The track height, surface roughness, and contact angle were found to be independent of scan speed. Surface integrity of the tracks was also analyzed in terms of surface roughness, microstructure, grain size, and microhardness. In addition, the influence of process parameters on the microstructure in the tracks was investigated. A typical columnar dendrite microstructure was observed in the tracks due to the rapid cooling process. At high laser powers, larger primary dendritic arm spacing was formed in the tracks, which has higher hardness than that of the heat affected zone (HAZ). (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.


22. Liu P. et al. Interfacial Phenomena and Mechanical Behavior of Polyetheretherketone/Polybenzimidazole Blend under Hygrothermal Environment // J. Phys. Chem. B. 2017. Vol. 121, № 21. P. 5396–5406.

"The paper presents results of microstructural investigations of TBCs on Pt-and PdPt-aluminide bond-coatings with focus on the interfacial phenomena that take place during the pre-oxidation treatment as well as further thermal cycling at 1100 degrees C. The Pt and Pd coatings were produced using a Physical Vapor Deposition (PVD) method while aluminizing was performed using a high activity Vapor Phase Aluminizing (VPA). The ceramic yttria stabilized zirconia (YSZ) top coating was deposited using Electron Beam Physical Vapor Deposition (EB-PVD) method. Prior to the EB-PVD process the bondcoatings were pre-oxidized at 1140 degrees C for 2 h in air atmosphere in order to form a stable and adherent alpha-Al2O3 TGO with minimum transient oxidation. Special effort has been done in order to investigate the microstructure of the Thermally Grown Oxide (TGO) formed during pre-oxidation treatment prior to YSZ deposition and the phenomena occurring at the interface between the YSZ, TGO, and the bondcoatings. Microstructure evolution of the TGOs is described and related to the conditions of the pre-oxidation treatment and the chemistry of the bondcoatings. During thermal cycling at 1100 degrees C the TGO grows by inward oxygen diffusion forming distinctive columnar grains which grow deeper at triple grain junctions with the bondcoating. Therefore the TGO/bondcoating interface evolves from flat to a convoluted during high temperature oxidation. Several segregation phenomena can be found in the TBCs that include i.a. the Reactive Element Effect involving the presence of Hf and Y on alpha-alumina grain boundary disconnections in the TGO. It was found that compared to bare Rene N5 superalloy the Hf segregation is hindered in the presence of modified aluminide bondcoatings. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.


23. Luo L., Wang X.-P., Cai X.-C. An efficient finite element method for simulation of droplet spreading on a topologically rough surface // J. Comput. Phys. 2017. Vol. 349. P. 233–252.

We study numerically the dynamics of a three-dimensional droplet spreading on a rough solid surface using a phase-field model consisting of the coupled Cahn-Hilliard and Navier-Stokes equations with a generalized Navier boundary condition (GNBC). An efficient finite element method on unstructured meshes is introduced to cope with the complex geometry of the solid surfaces. We extend the GNBC to surfaces with complex geometry by including its weak form along different normal and tangential directions in the finite element formulation. The semi-implicit time discretization scheme results in a decoupled system for the phase function, the velocity, and the pressure. In addition, amass compensation algorithm is introduced to preserve the mass of the droplet. To efficiently solve the decoupled systems, we present a highly parallel solution strategy based on domain decomposition techniques. We validate the newly developed solution method through extensive numerical experiments, particularly for those phenomena that can not be achieved by two-dimensional simulations. On a surface with circular posts, we study how wettability of the rough surface depends on the geometry of the posts. The contact line motion for a droplet spreading over some periodic rough surfaces are also efficiently computed. Moreover, we study the spreading process of an impacting droplet on a microstructured surface, a qualitative agreement is achieved between the numerical and experimental results. The parallel performance suggests that the proposed solution algorithm is scalable with over 4,000 processors cores with tens of millions of unknowns. (C) 2017 Elsevier Inc. All rights reserved.


24. MacDowell L.G. et al. Nanocapillarity and Liquid Bridge-Mediated Force between Colloidal Nanoparticles // ACS Omega. 2018. Vol. 3, № 1. P. 112–123.

In this work, we probe the concept of interface tension for ultrathin adsorbed liquid films on the nanoscale by studying the surface fluctuations of films down to the monolayer. Our results show that the spectrum of film height fluctuations of a liquid-vapor surface may be extended to ultrathin films provided we take into account the interactions of the substrate with the surface. Global fluctuations of the film height are described in terms of disjoining pressure, whereas surface deformations that are proportional to the interface area are accounted for by a film thickness-dependent surface tension. As a proof of concept, we model the capillary forces between colloidal nanoparticles held together by liquid bridges. Our results indicate that the classical equations for capillarity follow very precisely down to the nanoscale provided we account for the film height dependence of the surface tension.


25. Mandemaker L.D.B. et al. Time-Resolved In Situ Liquid-Phase Atomic Force Microscopy and Infrared Nanospectroscopy during the Formation of Metal-Organic Framework Thin Films // J. Phys. Chem. Lett. 2018. Vol. 9, № 8. P. 1838–1844.

Metal organic framework (MOP) thin films show unmatched promise as smart membranes and photocatalytic coatings. However, their nucleation and growth resulting from intricate molecular assembly processes are not well understood yet are crucial to control the thin film properties. Here, we directly observe the nucleation and growth behavior of HKUST-1 thin films by real-time in situ AFM at different temperatures in a Cu-BTC solution. In combination with ex situ infrared (nano) spectroscopy, synthesis at 25 degrees C reveals initial nucleation of rapidly growing HKUST-1 islands surrounded by a continuously nucleating but slowly growing HKUST-1 carpet. Monitoring at 13 and 50 degrees C shows the strong impact of temperature on thin film formation, resulting in (partial) nucleation and growth inhibition. The nucleation and growth mechanisms as well as their kinetics provide insights to aid in future rational design of MOF thin films.


26. Peng T. et al. Surface Interaction of Nanoscale Water Film with SDS from Computational Simulation and Film Thermodynamics // Entropy. 2017. Vol. 19, № 11. P. 620.

Foam systems have been attracting extensive attention due to their importance in a variety of applications, e.g., in the cleaning industry, and in bubble flotation. In the context of flotation chemistry, flotation performance is strongly affected by bubble coalescence, which in turn relies significantly on the surface forces upon the liquid film between bubbles. Conventionally, unusual short-range strongly repulsive surface interactions for Newton black films (NBF) between two interfaces with thickness of less than 5 nm were not able to be incorporated into the available classical Derjaguin, Landau, Verwey, and Overbeek (DLVO) theory. The non-DLVO interaction would increase exponentially with the decrease of film thickness, as it plays a crucial role in determining liquid film stability. However, its mechanism and origin are still unclear. In the present work, we investigate the surface interaction of free-standing sodium dodecyl-sulfate (SDS) nanoscale black films in terms of disjoining pressure using the molecular simulation method. The aqueous nanoscale film, consisting of a water coating with SDS surfactants, and with disjoining pressure and film tension of SDS-NBF as a function of film thickness, were quantitatively determined by a post-processing technique derived from film thermodynamics.


27. Pravinraj T., Patrikar R. Modelling and investigation of partial wetting surfaces for drop dynamics using lattice Boltzmann method // Appl. Surf. Sci. 2017. Vol. 409. P. 214–222.

Partial wetting surfaces and its influence on the droplet movement of micro and nano scale being contemplated for many useful applications. The dynamics of the droplet usually analyzed with a multiphase lattice Boltzmann method (LBM). In this paper, the influence of partial wetting surface on the dynamics of droplet is systematically analyzed for various cases. Splitting of droplets due to chemical gradient of the surface is studied and analyses of splitting time for various widths of the strips for different Weber numbers are computed. With the proposed model one can tune the splitting volume and time by carefully choosing a strip width and droplet position. The droplet spreading on chemically heterogeneous surfaces shows that the spreading can be controlled not only by parameters of Weber number but also by tuning strip width ratio. The transportation of the droplet from hydrophobic surface to hydrophilic surface due to chemical gradient is simulated and analyzed using our hybrid thermodynamic-image processing technique. The results prove that with the progress of time the surface free energy decreases with increase in spreading area. Finally, the transportation of a droplet on microstructure gradient is demonstrated. The model explains the temporal behaviour of droplet during the spreading, recoiling and translation along with tracking of contact angle hysteresis phenomenon. (C) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved.


28. Pstrus J. et al. Effect of Graphene Layers on Phenomena Occurring at Interface of Sn-Zn-Cu Solder and Cu Substrate // J. Electron. Mater. 2017. Vol. 46, № 8. P. 5248–5258.

Cu and graphene-coated Cu substrates spread with Sn-Zn eutectic-based alloy containing 0.5 wt.%, 1 wt.%, or 1.5 wt.% Cu have been studied at 250A degrees C. Soldering experiments were performed for wetting time of 3 min, 8 min, 15 min, 30 min, and 60 min in (1) presence of flux without argon protective atmosphere and (2) fluxless in argon atmosphere. Solidified solder-pad couples were cross-sectioned and examined using scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy to study their interfacial microstructure. To assess the effect of graphene coating on solder, Cu pads were covered by graphene using chemical vapor deposition. The results revealed that the liquid solder did not wet the graphene-coated copper in the absence of flux. Wetting took place only with use of flux, because it destroyed the graphene layer and enabled contact of the liquid solder with the copper. Experiments were designed to demonstrate the effect of Cu addition and graphene coating on the kinetics of the formation and growth of Cu5Zn8 and CuZn4 phases identified by x-ray diffraction analysis, Raman spectroscopy, and energy-dispersive spectroscopy. A decrease of about 60% in the thickness of the intermetallic layer was observed when applying the graphene interlayer in presence of flux. Addition of copper to the Sn-Zn alloy improved the wettability as the copper content was increased.


29. Rahimzadeh A., Eslamian M. Stability of thin liquid films subjected to ultrasonic vibration and characteristics of the resulting thin solid films // Chem. Eng. Sci. 2017. Vol. 158. P. 587–598.

Thin solid films have ubiquitous presence in many existing and emerging technologies. Solution-processed thin solid films may be fabricated by casting a thin liquid film followed by a drying step. It has been shown that by imposing a low-amplitude ultrasonic vibration on the substrate, the physical and structural characteristics of the resulting thin solid films is improved, significantly. Therefore, in this study, to investigate and rationalize the aforementioned findings, the evolution and stability of thin and ultrathin films of Newtonian liquid solutions, subjected to vertical and horizontal ultrasonic vibration is studied, using the long-wave approximation and negligible inertia forces. An explicit criterion is obtained for the film instability. Consistent with established theories, it is found that the vertical vibration tends to destabilize the thin liquid film, although for ultrasonic vibrations with low-amplitude, the term contributing to the perturbation growth rate decays rapidly with time and the film may remain stable. However, the vertical ultrasonic vibration is found as a significant destabilizing force, if the film thickness is near a critical value in which case the destabilizing van der Waals and stabilizing gravity and surface tension forces balance one another. To validate the model, experiments on thin liquid films of dilute polymeric solutions are performed. It is found that while imposing ultrasonic vibration may potentially destabilize and breakup the thin film, imposing a low-power vibration can significantly improve the homogeneity, electrical properties, and uniformity of the film, whereas a large-amplitude vibration may have a detrimental effect, because of excessive mixing and agitation of the liquid film or cracking of the resulting thin solid film.


30. Rezvani H. et al. How ZrO2 nanoparticles improve the oil recovery by affecting the interfacial phenomena in the reservoir conditions? // J. Mol. Liq. 2018. Vol. 252. P. 158–168.

Using nanoparticles (NPs) in certain base fluids is the method that has been recently introduced for enhanced oil recovery (EOR), which seems to be the key solution for rock wettability alteration in carbonate oil reservoirs. This research attempts to offer a better understanding of the ZrO2 NPs' role in the EOR methods, with a special focus on the interfacial tension (IFT) between oil and water, the zeta potential, the contact angle, and the water and oil viscosity measurements. The results of contact angle measurements in different concentrations of NPs illustrate the highest contact angle reduction for 0.008 mol/L of NPs which changed the rock wettability from strongly oil wet to a moderately water-wet condition by overcoming the available disjoining pressure in the system. In this specific concentration, the zeta potential measurement was the highest (similar to-55.4 mV) which agrees well with the contact angle results. In addition, the measurements were all above -40 mV which indicates a good stability for NPs in formation water (FW). The IFT measurements indicate that the smallest IFT value for 0.006 mol/L of ZrO2 NPs at 80 degrees C and 8273 Mpa. This reduction is due to the adsorption of large oil molecules onto the NPs surface which prevents asphaltene precipitation on the interface between two fluids. Finally, the viscosity measurements at 60 degrees C show the reduction and increase of oil and FW viscosity with increased concentration, respectively. The oil viscosity reduction results from the breakdown of C-C bonds in the large oil molecules by NPs, which is intensified at higher temperatures. (C) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved.


31. Rezvani H. et al. How ZrO2 nanoparticles improve the oil recovery by affecting the interfacial phenomena in the reservoir conditions? // J. Mol. Liq. 2018. Vol. 252. P. 158–168.

Using nanoparticles (NPs) in certain base fluids is the method that has been recently introduced for enhanced oil recovery (EOR), which seems to be the key solution for rock wettability alteration in carbonate oil reservoirs. This research attempts to offer a better understanding of the ZrO2 NPs' role in the EOR methods, with a special focus on the interfacial tension (IFT) between oil and water, the zeta potential, the contact angle, and the water and oil viscosity measurements. The results of contact angle measurements in different concentrations of NPs illustrate the highest contact angle reduction for 0.008 mol/L of NPs which changed the rock wettability from strongly oil wet to a moderately water-wet condition by overcoming the available disjoining pressure in the system. In this specific concentration, the zeta potential measurement was the highest (similar to-55.4 mV) which agrees well with the contact angle results. In addition, the measurements were all above -40 mV which indicates a good stability for NPs in formation water (FW). The IFT measurements indicate that the smallest IFT value for 0.006 mol/L of ZrO2 NPs at 80 degrees C and 8273 Mpa. This reduction is due to the adsorption of large oil molecules onto the NPs surface which prevents asphaltene precipitation on the interface between two fluids. Finally, the viscosity measurements at 60 degrees C show the reduction and increase of oil and FW viscosity with increased concentration, respectively. The oil viscosity reduction results from the breakdown of C-C bonds in the large oil molecules by NPs, which is intensified at higher temperatures. (C) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved.


32. Sese L.M. On static triplet structures in fluids with quantum behavior // J. Chem. Phys. 2018. Vol. 148, № 10. P. 102312.

The problem of the equilibrium triplet structures in fluids with quantum behavior is discussed. Theoretical questions of interest to the real space structures are addressed by studying the three types of structures that can be determined via path integrals (instantaneous, centroid, and total thermalized-continuous linear response). The cases of liquid para-H-2 and liquid neon on their crystallization lines are examined with path-integral Monte Carlo simulations, the focus being on the instantaneous and the centroid triplet functions (equilateral and isosceles configurations). To analyze the results further, two standard closures, Kirkwood superposition and Jackson-Feenberg convolution, are utilized. In addition, some pilot calculations with path integrals and closures of the instantaneous triplet structure factor of liquid para-H-2 are also carried out for the equilateral components. Triplet structural regularities connected to the pair radial structures are identified, a remarkable usefulness of the closures employed is observed (e.g., triplet spatial functions for medium-long distances, triplet structure factors for medium k wave numbers), and physical insight into the role of pair correlations near quantum crystallization is gained. (C) 2018 Author(s).


33. Shah R.A., Gaskell P., Veremieiev S. Free Surface Thin Film Flow of a Sisko’s Fluid over a Surface Topography // J. Appl. Fluid Mech. 2017. Vol. 10, № 1. P. 307–317.

The flow of a thin film down an inclined surface over topography is considered for the case of liquids with Sisko's model viscosity. For the first time lubrication theory is used to reduce the governing equations to a non-linear evolution equation for a current of a Sisko's model non-Newtonian fluid on an inclined plane under the action of gravity and the viscous stresses. This model is solved numerically using an efficient Full Approximation Storage (FAS) multigrid algorithm. Free surface results are plotted and carefully examined near the topography for different values of power-law index n(p), viscosity parameter m, the aspect ratio A and for different inclination angle theta of the plane with the horizontal. Number of complications and additional physical effects are discussed that enrich real situations. It is observed that the flows into narrow trenches develop a capillary ridge just in front of the upstream edge of a trench followed by a small trough. For relatively small width trenches, the free surface is almost everywhere flat as the dimensional width of the trench is much smaller than the capillary length scale. In this region, surface tension dominates the solution and acts so as to stretch a membrane across the trench leading to smaller height deviations. The ridge originates from the topographic forcing which works to force fluid upstream immediately prior to the trench before helping to accelerate it over. The upstream forcing slows down the fluid locally and increases the layer thickness.

34. Swadzba R. Interfacial phenomena and evolution of modified aluminide bondcoatings in Thermal Barrier Coatings // Appl. Surf. Sci. 2018. Vol. 445. P. 133–144.

The paper presents results of microstructural investigations of TBCs on Pt-and PdPt-aluminide bond-coatings with focus on the interfacial phenomena that take place during the pre-oxidation treatment as well as further thermal cycling at 1100 degrees C. The Pt and Pd coatings were produced using a Physical Vapor Deposition (PVD) method while aluminizing was performed using a high activity Vapor Phase Aluminizing (VPA). The ceramic yttria stabilized zirconia (YSZ) top coating was deposited using Electron Beam Physical Vapor Deposition (EB-PVD) method. Prior to the EB-PVD process the bondcoatings were pre-oxidized at 1140 degrees C for 2 h in air atmosphere in order to form a stable and adherent alpha-Al2O3 TGO with minimum transient oxidation. Special effort has been done in order to investigate the microstructure of the Thermally Grown Oxide (TGO) formed during pre-oxidation treatment prior to YSZ deposition and the phenomena occurring at the interface between the YSZ, TGO, and the bondcoatings. Microstructure evolution of the TGOs is described and related to the conditions of the pre-oxidation treatment and the chemistry of the bondcoatings. During thermal cycling at 1100 degrees C the TGO grows by inward oxygen diffusion forming distinctive columnar grains which grow deeper at triple grain junctions with the bondcoating. Therefore the TGO/bondcoating interface evolves from flat to a convoluted during high temperature oxidation. Several segregation phenomena can be found in the TBCs that include i.a. the Reactive Element Effect involving the presence of Hf and Y on alpha-alumina grain boundary disconnections in the TGO. It was found that compared to bare Rene N5 superalloy the Hf segregation is hindered in the presence of modified aluminide bondcoatings. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.


35. Todorov R. et al. Behavior of thin liquid films from aqueous solutions of a pulmonary surfactant in presence of corticosteroids // Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2017. Vol. 521. P. 105–111.

Therapeutic pulmonary surfactants are currently investigated in clinical medicine as corticosteroids delivery vehicles into the lung. The influence of the corticosteroids Budesonide and Beclometasone dipropionate on the surface properties of aqueous solutions of the therapeutic surfactant preparation Curosurf (R) has been studied using the black foam film and the wetting film methods. The measurements of probability W for black foam film formation versus surfactant concentration C indicated that the two characteristics of black foam film stability - critical concentration C-c and threshold concentration C-t for Curosurf (R) mixtures with 3 mu g/cm(3) corticosteroids practically coincide with the values for Curosurf (R) alone. The disjoining pressure/black film thickness isotherms for mixtures of Curosurf (R) + corticosteroids are slightly shifted to larger film thicknesses compared to isotherm of Curosurf (R) alone. The measurements of wetting film thickness and wetting contact angles showed that the hydrophobization of SiO2-solid surface by mixtures of Curosurf (R) + corticosteroids is slightly smaller than the hydrophobization due to Curosurf (R) only. Budesonide and Beclometasone dipropionate equally influence the wetting behaviour of the Curosurf (R) solutions. These results indicate that the addition of corticosteroids does not alter significantly the surface properties of the therapeutic pulmonary surfactant. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.


36. Valenza F. et al. Wetting and interfacial phenomena of Ni-Ta alloys on CVD-SiC // Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2017. Vol. 14, № 3. P. 295–304.

When designing high-temperature brazing processes for ceramic materials, the interfacial phenomena between the liquid media and the adjoining surfaces must be known to design reliable joints. In order to assess the feasibility of using Ta-containing alloys for high-temperature brazing of SiC-based composites, the wetting of molten Ni-Ta alloys on ultra-pure chemical vapor deposited (CVD) SiC substrates has been investigated using the sessile drop technique. For all of the compositions and experimental conditions, good wetting was observed with fast spreading. The interfacial behavior is determined by the competition between the typical interfacial phenomena of the pure elements; specifically, either the dissolution of the ceramic phase by Ni or the formation of a new interfacial layer, TaC, by reaction between Ta and CVD-SiC, which prevails depends on the relative amount of the single element in the alloy.


37. Wang K. et al. Dynamics of a thin liquid film under shearing force and thermal influences // Exp. Therm. Fluid Sci. 2017. Vol. 85. P. 279–286.

Study of liquid film dynamics promotes understanding the critical heat flux (CHF) of boiling heat transfer, which occurs as the liquid layers (micro-layer and macro-layer) near the heater wall lose their integrity. Since the measurement at micro-scale is a challenge, and further complicated by the chaotic nature of the boiling process, profound knowledge on the thin liquid film dynamics is not well documented in the existing literature. In the present paper, we employ a confocal optical sensor system to study the dynamics and the integrity of a thin liquid film sheared by the co-flowing air from above and heated from below in a horizontal aluminum channel. The results indicate that the entrainment governs the liquid film thinning process under adiabatic or lower heat flux conditions, whereas the evaporation becomes more pronounced in a higher heat flux system. The detailed evolution of liquid film is discussed. Based on our experimental observations, the critical film thickness of an integral film is related to the condition of the heating surface and the heat flux. For a specific surface, the critical film thickness remains constant under a defined heat flux and increases with the increasing heat flux. A spectrum analysis is also implemented to analyze the film instability. It is concluded that the heat flux is the dominant factor to govern the film instability compared with the effect of differential velocities of gas and liquid flow. (C) 2017 Elsevier Inc. All rights reserved.


38. Wang M. et al. Formation of a Crack-Free, Hybrid Skin Layer with Tunable Surface Topography and Improved Gas Permeation Selectivity on Elastomers Using Gel-Liquid Infiltration Polymerization // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. Vol. 9, № 33. P. 28100–28106.

Surface modifications of elastomers and gels are crucial for emerging applications such as soft robotics and flexible electronics, in large part because they provide a platform to control wettability, adhesion, and permeability. Current surface modification methods via ultraviolet-ozone (UVO) and/or 02 plasma, atomic layer deposition (ALD), plasmas deposition, and chemical treatment impart a dense polymer or inorganic layer on the surface that is brittle and easy to fracture at low strain levels. This paper presents a new method, based on gel liquid infiltration polymerization, to form hybrid skin layers atop elastomers. The method is unique in that it allows for control of the skin layer topography, with tunable feature sizes and aspect ratios as high as 1.8 without fracture. Unlike previous techniques, the skin layer formed here dramatically improves the barrier properties of the elastomer, while preserving skin layer flexibility. Moreover, the method is versatile and likely applicable to most interfacial polymerization systems and network polymers on flat and patterned surfaces.


39. Yousefi F., Amoozandeh Z. A new model to predict the densities of nanofluids using statistical mechanics and artificial intelligent plus principal component analysis // Chin. J. Chem. Eng. 2017. Vol. 25, № 9. P. 1273–1281.

In this work, some thermodynamic properties of nanofluids such as Sb2O5; SnO2/(EG + H2O), ZnO/(EG + H2O), Al2O3/(EG + H2O), ZnO/(PEG + H2O), ZnO/PEG, and TiO2/EG were estimated from the extended Tao-Mason equation of state, together with the Pak and Cho equation in various temperature, pressure, and volume fractions. The equations of state using minimum input data and density at room temperature as scaling constants, were developed to estimated densities of the above mentioned nanofluids. Furthermore, the artificial neural network plus principal component analysis (PCA) technique (with 20 neuron in hidden layer) was performed over the whole range of available conditions. The AADs of the calculated molar densities of all nanofluids using the EOS and ANN at various temperatures and volume fractions are 1.11% and 0.48%, respectively. In addition, the heat capacity and isentropic compressibility of the above mentioned nanofluids are predicted using obtained densities of EOS with the Pak and Cho equation. (C) 2016 The Chemical Industry and Engineering Society of China, and Chemical Industry Press. All rights reserved.


40. Zeng Z. et al. Experimental study of heat transfer between thin liquid films flowing down a vertical string in the Rayleigh-Plateau instability regime and a counterflowing gas stream // Int. J. Heat Mass Transf. 2017. Vol. 108. P. 830–840.

Direct contact heat exchangers based on wetted string columns offer an intriguing alternative to packed beds and spray columns. We experimentally examine the flow and heat transfer characteristics of thin liquid films flowing down strings of a diameter approximately 1 mm against a counterflowing air stream. Numerical simulations are also performed to help interpret and validate our experimental results. The Rayleigh-Plateau instability caused by interplay among surface tension, gravity, and viscous forces leads to the formation of uniformly spaced drop-like liquid beads traveling down a string. The liquid mass flow rate and also the nozzle radius influence the radius and spatial/temporal frequency of liquid beads. Aerodynamic drag exerted by the counterflowing air stream deforms liquid beads. The relationship between flow characteristics and heat transfer effectiveness are examined experimentally for different combinations of the air velocities, liquid mass flow rates, and nozzle radii. We show that the liquid mass flow rate and the air velocity are two primary factors influencing heat transfer effectiveness whereas details of the liquid flow instability affect local bead-to-air heat transfer coefficients. We also compare the heat transfer effectiveness and the pressure drop between a wetted string column that consists of an array of vertical strings and a well-established structured packing that consists of vertical plates. The wetted string column is shown to deliver comparable heat transfer performance but at a lower air pressure drop than the structured packing. The present work helps improve our understanding of the flow and heat transfer performance of string-based direct-contact heat exchangers and helps build a foundation for their systematic design and optimization. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.


41. 006793

Представлены результаты экспериментальных исследований методом атомно-силовой микроскопии в режиме токовой спектроскопии адгезии к подложке вертикально ориентированных углеродных нанотрубок (ВОУНТ), полученных методом химического осаждения из газовой фазы, индуцированного плазмой. Проведено моделирование продольной деформации ВОУНТ при приложении внешнего электрического поля. На основе полученных результатов разработана методика и определены адгезия ВОУНТ к подложке и адгезионная прочность соединения ВОУНТ с подложкой. Для ВОУНТ с диаметром от 70 до 120 nm адгезия к подложке изменялась от 0.55 до 1.19 mJ/m2, сила адгезии от 92.5 до 226.1 nN. Адгезионная прочность соединения ВОУНТ с подложкой при приложении механической нагрузки составляет 714.1±138.4 MPa, а соответствующая сила отрыва увеличивается с ростом диаметра ВОУНТ от 1.93 до 10.33 muN. При приложении внешнего электрического поля адгезионная прочность соединения возрастает почти в 2 раза и составляет 1.43±0.29 GPa, а соответствующая сила отрыва изменяется от 3.83 до 20.02 muN. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологических процессов формирования эмиссионных структур, элементов вакуумной микроэлектроники и микро- и наносистемной техники на основе ВОУНТ, а также методов зондовой нанодиагностики ВОУНТ. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках соглашения N 14.575.21.0045 (уникальный идентификатор RFMEFI57514X0045).


42. 033911

В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований по генерации и свойствам одиночной и множественных плазменных струй, сформированных диэлектрическим барьерным разрядом в потоке атмосферного воздуха. Показано, что применение плазменных струй весьма эффективно для повышения смачиваемости поверхности полиэтиленовых труб и улучшения их адгезионных свойств по отношению к пенополиуретану, широко используемому для теплоизоляции труб, применяемых в жилищно-коммунальном хозяйстве, нефтегазовой промышленности и т.п. Плазменные струи в потоке воздуха представляют большой практический интерес, поскольку замена дорогостоящего инертного плазмообразующего газа на окружающий воздух кардинально упрощает и удешевляет плазменную технологию модификации полимерных поверхностей и открывает возможность ее широкого внедрения в практику.


43. 046930
Аксенов А.В., Сударикова А.Д., Чичерин И.С. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ НА РАСТЕКАНИЕ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ ВДОЛЬ СУПЕРГИДРОФОБНОЙ ПОВЕРХНОСТИ. II. ОСЕСИММЕТРИЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ // Вестник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ. 2017. Т. 6. № 2. С. 117-125.

В приближении стоксовой пленки исследуется нестационарное растекание тонкого слоя тяжелой вязкой жидкости вдоль горизонтальной супергидрофобной поверхности. Рассматривается режим принудительного, вызванного массоподводом, растекания. Исследуется осесимметричное течение вдоль главного направления тензора скольжения супергидрофобной поверхности, когда соответствующая компонента тензора является степенной функцией пространственной координаты. Получено уравнение толщины пленки с учетом поверхностного натяжения, зависящего от пространственной координаты. Решена задача групповой классификации. Найдены симметрии полученного уравнения, для коэффициента поверхностного натяжения указан вид зависимости его от координаты, при котором происходит максимальное расширение алгебры Ли операторов симметрии. Построены автомодельное и инвариантное решения для соответственно степенного и экспоненциального по времени законов массоподвода. Проведено сравнение полученных решений с решениями для случая отсутствия поверхностного натяжения. Показано, что учет поверхностного натяжения при специальном выборе коэффициента поверхностного натяжения оказывает существенное влияние на характер растекания жидкости.


44. 002307
Ахкубеков А.А., Ахкубекова С.Н., Багов А.М., Зубхаджиев М.А.В., Тамаев Т.Х. РАСТЕКАНИЕ ГАЛЛИЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТНОЙ ПРОСЛОЙКИ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА СИСТЕМЫ PB–BI // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2016. Т. 80. № 6. С. 701.

Предложен подход получения подложек переменного состава металлических систем. Изучено растекание капель галлия одинакового размера по поверхности зон переменного состава, полученных методом контактного плавления, системы Bi?Pb. Обнаружено изменение диаметра пятна в зависимости от положения капли на поверхности подложки. Наблюдается изменение формы пятна в зависимости от состава вдоль переходной зоны. Подтверждением смачиваемости при растекании является необходимость приложения усилия для отрыва закристаллизованных капель от поверхности подложки, которое зависит от местоположения капель галлия, т.е. состава подложки.


45. 002307
Бесланеева З.О., Таова Т.М., Алчагиров Б.Б., Хоконов Х.Б. РАЗМЕРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КРАЕВОГО УГЛА И ЛИНЕЙНОГО НАТЯЖЕНИЯ ПРИ СМАЧИВАНИИ НАНОКАПЛЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖКИ // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2017. Т. 81. № 5. С. 669-676.

Получено уравнение зависимости краевого угла смачивания поверхности твердого тела малой каплей от ее размера R и радиуса линии смачивания r. Кратко изложено представление о линейной силе ?l (r ) и линейном натяжении ?r (r ) периметра смачивания в системе нанокапля-поверхность подложки. Показано, что в указанной системе линейное натяжение положительно, а краевой угол смачивания ?(R, r) увеличивается с уменьшением радиуса периметра смачивания при постоянных температуре и массе капли. В случае отрицательного значения линейного натяжения угол смачивания уменьшается при уменьшении размера наночастиц.


46. 04504X
Богомолов В.Ю., Лазарев С.И., Полянский К.К., Стрельников А.Е. СОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИОННЫХ МЕМБРАН И ПОТЕНЦИАЛ ПОЛЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СИЛ В РАСТВОРАХ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ // Сорбционные и хроматографические процессы. 2018. Т. 18. № 1. С. 104-110.

В работе представлен анализ литературных данных по исследованию сорбционной способности мембран и потенциала поля поверхностных сил. Сформулирована цель работы и на основании литературного обзора выполнен выбор исследуемых ультрафильтрационных мембран УАМ-150 и УПМ-100. Методом переменных концентраций проведены экспериментальные исследования по сорбционной активности ультрафильтрационными мембранами белка из подсырной сыворотки. Получены численные значения равновесного коэффициента распределения белка в мембранах УАМ-150 и УПМ-100, и растворах молочной сыворотки в диапазоне изменения концентраций белка от 9 до 32 г/л при температурах от 293 до 308 К. Проанализировано влияние температуры и концентрации раствора молочного белка на сорбционную способность ультрафильтрационных мембран УАМ-150 и УПМ-100. На основании экспериментальных данных найдены численные значения эмпирических коэффициентов для теоретического расчета равновесного коэффициента распределения. Рассчитан потенциал поля поверхностных сил полупроницаемых мембран УАМ-150 и УПМ-100 и интерпретировано его изменение в зависимости от температуры и концентрации молочного белка.


47. 000975
Горбаткина Ю.А., Иванова-Мумжиева В.Г., Куперман А.М. АДГЕЗИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭПОКСИДНЫХ МАТРИЦ К АРМИРУЮЩИМ ВОЛОКНАМ // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2016. Т. 58. № 5. С. 439-447.

Исследована адгезионная прочность соединений модифицированных эпоксидных матриц с волокнами при использовании трех видов модификаторов: активных разбавителей, термостойких жесткоцепных термопластов и дисперсных наполнителей. Показано, что введение модификаторов во многих случаях в определенном интервале концентраций повышает прочность границы раздела. Наиболее эффективно введение в эпоксиды термостойких термопластов. Обсуждаются возможные механизмы возникновения синергизма адгезионной прочности при каждом из видов модифицирования.


48. 002311
Грибанова Е.В., Кучек А.Э., Ларионов М.И. О ФАКТОРАХ, ВЛИЯЮЩИХ НА УГОЛ СМАЧИВАНИЯ. УГОЛ СМАЧИВАНИЯ КАК ПАРАМЕТР СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА //Известия Академии наук. Серия химическая. 2016. № 1. С. 1-13.

Представлен обзор литературы, касающейся свойств твердого тела при рассмотрении явлений смачивания. Обсуждены факторы, влияющие на величину угла смачивания, и проблемы объективного подхода к изучению этих явлений. Рассмотрены особенности прямого и обратного процесса при образовании трехфазного контакта твердое тело-жидкость-газ и неизбежность явления гистерезиса смачивания для полярных твердых тел и жидкостей. Высказано мнение, что причиной этого является высокая энергия взаимодействия жидкости и твердого тела и значительное время релаксации системы трехфазного контакта. Обсужден вопрос об особенности реакции поверхности твердого тела («хемомеханика») на все процессы, проходящие на его поверхности. Затронут вопрос очистки поверхности твердого тела, а также подготовки поверхности к повторным измерениям. Показана хорошая воспроизводимость опытов при соблюдении рассмотренных условий. Приведены результаты определения энергии активации смачивания поверхности стекла водой. Показано влияние структуры твердых тел (их твердости) на угол смачивания. Обсуждена неизбежность существования на поверхности твердых тел ряда активных центров, различающихся константами диссоциации (pKa). Приведены оценки pKa этих центров и их содержания на поверхности, полученные методиками потенциометрического титрования и смачивания, которые хорошо согласуются между собой, что позволяет сделать вывод о перспективности их применения. При этом использовать метод потенциометрического титрования для оценки содержания отдельных центров на поверхности, так же как и ее заряда, на данном этапе не представляется возможным.


49. 039369

Данная статья посвящена исследованию взаимосвязи лиофильности и электрохимического поведения активированных углей компании Cabot (Norit), применяемых в качестве компонентов электродов в технологии химических источников тока и суперконденсаторов: DLC Supra 30, W35, SX 1G. Для оценки лиофильности материалов проводили измерение интегральной теплоты смачивания активированных углей электролитом на основе пропиленкарбоната и электролитами на базе гомологического ряда эфиров фосфорной кислоты: триметилфосфата, триэтилфосфата, трибутилфосфата. Электрохимическое поведение активированных углей определяли в макетах суперконденсаторов CR 2032 снятием зарядно-разрядных кривых методом циклической вольтамперометрии при различных скоростях изменения потенциала во времени. На основе вольтамперограмм рассчитаны значения удельной электрической емкости и сделаны выводы об эффективности функционирования электродного материала в макетах суперконденсаторов. Отмечена корреляционная зависимость между величиной интегральной теплоты смачивания и удельной емкостью углеродного материала при быстром режиме заряда-разряда суперконденсатора. На основе установленной зависимости сделаны выводы относительно перспективности использования активированных углей компании Cabot (Norit) в качестве электродных материалов, а также эфиров фосфорной кислоты как апротонных диполярных растворителей для электролитов в технологии суперконденсаторов.


50. 003969
Добрыднев С.В., Абу Амриа О.А., Молодцова М.Ю. ВЛИЯНИЯ ПАВ НА СМАЧИВАНИЕ АЛЮМООКСИДНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ // Лакокрасочные материалы и их применение. 2016. № 7-8. С. 51-53.

Исследовано влияние концентрации водных растворов неионогенного ПАВ синтанол АЛМ-7 и ионогенного ПАВ сульфанол на поверхностное натяжение и смачивание анодированной поверхности алюминия. Показано, что с увеличением концентрации ПАВ поверхность анодированной алюминиевой фольги изменяет свои свойства от гидрофобных к гидрофильным. Инверсия смачивания наблюдается при концентрациях синтанол АЛМ-7 5,27х10-5 моль/л и сульфанола 1,27х10-4 моль/л. Рассчитаны значения работы смачивания, адгезии и когезии, определены критические концентрации мицеллообразования.


51. 044032
Евдокимов Ю.М., Сулименко В.А., Сулименко С.В. АУТОГЕЗИЯ И АДГЕЗИЯ УГЛЕРОДНЫХ ЧАСТИЦ // Клеи. Герметики, Технологии. 2015. № 12. С. 39-41.

Рассмотрены аутогезионные и адгезионные свойства углеродных частиц (сажа, активированный уголь, углеродные нанотрубки, графит) к бумажной подложке.


52. 025934
Евстрапов А.А., Курочкин В.Е., Шарфарец Б.П. ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОФЛЮИДНЫХ ПРОЦЕССОВ. УЧЕТ ПОВЕРХНОСТНЫХ СИЛ // Научное приборостроение. 2016. Т. 26. № 4. С. 55-63.

Рассматриваются особенности учета сил поверхностного натяжения в микрофлюидике. Выписываются с учетом поверхностного давления краевые условия на границах раздела фаз между несмешивающимися жидкостями; жидкостями и твердыми телами. Рассматривается также эффект переноса вещества вдоль границы раздела двух сред, возникающий вследствие наличия градиента поверхностного натяжения (эффект Марангони), учитывается влияние температуры на силы поверхностного натяжения. Предлагается алгоритм, позволяющий оценивать коэффициент поверхностного натяжения на границе твердое тело-жидкость с учетом изменения температуры. Рассмотрен вопрос о капиллярной неустойчивости Рэлея-Плато. Подчеркивается важность этих аспектов при создании реальных микрофлюидных моделей с помощью вычислительных пакетов, а также физических моделей в интересах научного приборостроения.


53. 009927
Елекоева К.М., Коротков П.К., Кутуев Р.А., Манукянц А.Р., Понежев М.Х., Созаев В.А., Шерметов А.Х. ПОЛИТЕРМЫ УГЛОВ СМАЧИВАНИЯ РАСПЛАВОМ PB-NI (0.3 АТ.%) НИКЕЛЕВЫХ ПОДЛОЖЕК // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2017. № 12. С. 62-65.

"Методом лежащей капли в вакууме 10-2 Па изучены политермы угла смачивания расплавом Pb-Ni (0.3 ат.%) спрессованных никелевых подложек, а также подложек, вырезанных из пластины марки НП-2, в интервале температур от точки плавления до 850 °C. Определены пороги смачивания. Смачивание, как прессованных подложек, так и никеля марки НП-2, начинается при температуре 500 °C и более. После кристаллизации изучали морфологию поверхности капли и зон вблизи нее с использованием растровой электронной микроскопии. Обнаруживаются интерметаллиды PbnNim пирамидальной формы, а также зоны, где наблюдается растекание расплава вдоль границ зерен с последующей кристаллизацией и образованием волокнистых структур.


54. 044032

Проведены исследования по повышению адгезии и теплостойкости изоляционных ленточных покрытий на основе хлорбутилкаучука, наносимых на трубопроводы. Показано, что синергический эффект роста адгезии хлорбутилкаучука к стали при совместном введении олигомера 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина и нефтеполимерной смолы обусловлен повышением взаимодействия олигомера с хлорбутилкаучуком под действием нефтеполимерной смолы и высокой адгезией олигомера к стали.


55. 025934

Распространенной технологией формирования микроструктур при изготовлении микрофлюидных чипов является метод "мягкой" литографии в полидиметилсилоксане. Для некоторых приложений этот материал должен быть впоследствии обработан физико-химическими или химическими методами с целью придания требуемых свойств, в частности - гидрофильных. При этом важной задачей является сохранение стабильности полученных свойств во времени и/или обеспечение возможности восстановления этих свойств. В статье приведены результаты исследований изменения свойств смачивания каналов микрофлюидного чипа и пластин из полидиметилсилоксана от времени хранения после плазменной обработки. Повторная обработка микрофлюидного чипа в кислородной плазме приводит к восстановлению гидрофильных свойств в каналах. Определение угла смачивания непосредственно в канале микрочипа позволяет оценивать эффективность обработки или модификации внутренней рабочей поверхности.


56. 040474
Канчукоев В.З., Тлупова M.М., Черкесова Ж.М. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РАСТЕКАНИЯ КАПЛИ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ С УЧЕТОМ ЭФФЕКТА ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 5-2. С. 253-256.

В работе предложена математическая модель гравитационно-термокапиллярного растекания двумерной капли вязкой жидкости по горизонтальной поверхности твердого тела с учетом эффекта проскальзывания и получено приближенное аналитическое решение задачи. Условие, используемое на межфазной границе жидкость – твердое тело, устраняет противоречие, которое имеет место в процессе растекания капли у линии трехфазного контакта при использовании условия прилипания. Решение задачи найдено с использованием квазистационарного подхода, который позволяет свести нелокальную задачу для нелинейного дифференциального уравнения в частных производных к задаче для обыкновенного дифференциального уравнения с неклассическим интегральным условием. В работе дан алгоритм численной реализации квазистационарной модели растекания, основанный на решении системы алгебро-дифференциальных уравнений. Показано, что предложенная математическая модель растекания адекватно описывает естественную картину моделируемого физического процесса.


57. 006187
Кашежев А.З., Кутуев Р.А., Манукянц А.Р., Понежев М.Х., Созаев В.А. ПОЛИТЕРМЫ УГЛОВ СМАЧИВАНИЯ ПОРИСТЫХ NI И CU РАСПЛАВАМИ SN–BA И IN–NA // Теплофизика высоких температур. 2017. Т. 55. № 5. С. 850-853.

"В статье приведены результаты экспериментальных исследований политерм углов смачивания расплавами Sn–Ba и In–Na пористых карбонильного никеля и меди, полученной окислительно-восстановительным методом. Определены температуры начала смачивания. Представлены результаты исследования морфологии образцов после кристаллизации.


58. 036485

Исследовано влияние модификатора эпоксидных грунтовочных покрытий, отверждаемых аминоалкоксисиланом, на их фазовую структуру и адгезионную прочность при нормальном отрыве. Установлено, что адгезионная прочность при отрыве зависит от содержания модификатора - акрилового сополимера в полимерном связующем. С целью определения зависимости адгезионной прочности покрытий при отрыве от их фазовой структуры исследовано влияние содержания модификатора (акрилового сополимера) в эпоксидном связующем на фазовую структуру грунтовочных покрытий, отвержденных аминоалкоксисиланом АГМ-9. При этом особое внимание уделялось изменению фазовой структуры исследуемых грунтовочных покрытий в зависимости от продолжительности отверждения в естественных условиях.


59. 039299
Лопанов А.Н., Тихомирова К.В. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СМАЧИВАНИЯ // Успехи современного естествознания. 2016. № 11. С. 18-22.

Предложена двухпараметрическая модель смачивания, основанная не на измерении краевых углов, а измерении параметров ?, ?, равных отношению площадей контактирующих фаз жидкости, твердого тела – жидкость к площади капли, наносимой на поверхность. Двухпараметрическая модель смачивания основана на законах термодинамики и позволяет оценить процесс качественно и количественно. Гистерезисные явления в меньшей степени влияют на точность измерений, так как измерения проводят не краевых углов, а площадей контактирующих фаз. Обосновано применение трехпараметрической модели смачивания, когда известны параметры и строение области вблизи трехфазного периметра смачивания. В рамках модели смачивания с использованием трех параметров энергия взаимодействия жидкости с твердым телом ?2,3 разбивается на две компоненты – поверхностную энергию вблизи трехфазного периметра смачивания, поверхностную энергию взаимодействии остальной жидкости, контактирующей с твердым телом.


60. 006755
Мартаков И.С., Кривошапкин П.В., Орлопов М.А., Михайлов В.И., Кривошапкина Е.Ф. ИЗУЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ГИБРИДНЫХ ДИСПЕРСИЙ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ И ОКСИДА АЛЮМИНИЯ //Физика и химия стекла. 2016. Т. 42. № 6. С. 764-772.

" Получены гибридные дисперсные системы на основе нанокристалличе-ской целлюлозы и оксида алюминия и изучено влияние ^-потенциала на их устойчивость для широкого интервала соотношений компонентов. Изучены электроповерхностные свойства нанокристаллической целлюлозы и наноча-стиц оксида алюминия. Проведена оценка их влияния на морфологию и свойства гибридных частиц. Установлено, что контроль потенциала поверхности позволяет получать устойчивые коллоидные дисперсии (как с отрицательно-, так и с положительнозаряженными частицами) или гибридные системы с нейтральным поверхностным зарядом.


61. 040188
Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Юшина Т.И РАСЧЕТ КРИВЫХ РАСТЕКАНИЯ НАНОПУЗЫРЬКОВ ПО ПОВЕРХНОСТИ ЧАСТИЦ С РАЗЛИЧНОЙ СМАЧИВАЕМОСТЬЮ ЧАСТЬ 1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КРИВЫХ РАСТЕКАНИЯ НАНОПУЗЫРЬКОВ // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. № 8. С. 306-318.

Кривые растекания (КР) нанопузырьков характеризуют изменения, которые происходят с параметрами пузырьков при их самопроизвольном растекании на твердой подложке. Описан принцип расчета КР, поясненный числовым примером. Расчет КР возможен на основе результатов численного решения уравнения Лапласа или таблиц типа Таблиц Башфорта и Адамса (ТБА). Из-за малости размера нанопузырьков необходимы двенадцатизначные ТБА. Последующие расчеты следует проводить с не меньшим числом значащих цифр. Из КР следует энергетическая возможность нанопузырьков к их самопроизвольному растеканию, приводящему к повышению флотоактивности частиц и сокращению расхода флотационных реагентов. Это доказано практикой применения первых процессов пенной флотации, которые проводились вообще без реагентов, способных изменять смачиваемость поверхности частиц. Эти флотореагенты тогда еще не были открыты. Исследование самопроизвольной растекаемости нанопузырьков с целью его практического применения может повысить эффективность и экономичность процесса пенной флотации.


62. 040188
Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Юшина Т.И. РАСЧЕТ КРИВЫХ РАСТЕКАНИЯ НАНОПУЗЫРЬКОВ ПО ПОВЕРХНОСТИ ЧАСТИЦ С РАЗЛИЧНОЙ СМАЧИВАЕМОСТЬЮ ЧАСТЬ 2. СМАЧИВАЕМОСТЬ ПОДЛОЖКИ НЕ СПОСОБСТВУЕТ РАСТЕКАНИЮ НАНОПУЗЫРЬКОВ // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. № 9. С. 265-272.

Кривые растекания (КР) нанопузырьков, рассчитанные теоретически, иллюстрируют условия, когда самопроизвольное растекание нанопузырьков на поверхности частиц энергетически возможно, когда не возможно, и что надо предпринять, чтобы невозможное стало возможным, а флотация частиц реализовалась. Приведены КР для подложек с предельной гидрофобностью (Г), с предельной гидрофильностью (Ф) и с неполной смачиваемостью (Нх), где х - доля площади контакта пузырька с подложкой, которая частично покрыта монослоем ионогенного собирателя. Показано, что нанопузырьки энергетически могут прилипать и слегка растекаться даже на подложке (Ф). Исследование самопроизвольной растекаемости нанопузырьков с целью его практического применения позволяет найти пути повышения эффективности и экономичности процесса пенной флотации.


63. 002580

Для повышения точности полученных результатов сравниваются два метода исследования процессов смачивания и рас- текания на твердой подложке. В первом методе используются капли жидкости, а во втором - пузырьки. При растека- нии формы капель и пузырьков изменяются, и это количественно может быть оценено только посредством уравнения Лапласа, но применяется уравнение только в случае пузырьков (второй метод). Это исключает в случае первого метода контроль за чистотой поверхности растекающейся капли. Влияние микрозагрязнений на результаты рассматривается на основе прецизионных расчетов, проведенных для обоих методов. Рассчитаны кривые растекания нанопузырьков с начальными диаметрами 20 и 10 нм на подложках с различной смачиваемостью, причем смачиваемость оценивается не по числовой величине краевого угла, а по соответствующим ему легко реализуемым примерам таких подложек Г, Ф и Н х, где х - доля поверхности под пузырьком, покрытая молекулами ионогенного собирателя: 0,8; 0,6; 0,4 и 0,2. Кривые растекания наглядно иллюстрируют диапазон возможного растекания нанопузырьков от предельного на подложке Г до практически нулевого на подложке Ф, а также источники энергетического обеспечения процесса растекания и причины их истощения. Информативность кривых растекания обусловлена тем, что при их расчете применяются более десяти параметров пузырька и подложки. При использовании реагентов активация процесса флотации может распространяться на пузырьки большего размера.


64. 006755
Мишинов С.В., Чурбанов М.Ф., Ширяев В.С., Снопатин I.H. СМАЧИВАНИЕ, ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ И РАБОТА АДГЕЗИИ РАСПЛАВОВ СТЕКОЛ AS2S3 NAS2SE3 К КВАРЦЕВОМУ СТЕКЛУ // Физика и химия стекла. 2016. Т. 42. № 6. С. 713-720.

Экспериментально определены краевые углы смачивания поверхности кварцевого стекла расплавами стекол As2S3 иЛ828е3 и поверхностное натяжение расплавов указанных стекол в температурном интервале 325-370 "С. В указанном интервале температур политермы линейны с отрицательным угловым коэффициентом. Вычислена работа адгезии расплавов стекол As2S3 и As2Se3 к поверхности кварцевого стекла и сопоставлена с данными по адгезионной прочности границ твердых фаз As2S3-SiO2 и Аs2Sе3-SiO2.


65. 044032

"Разработаны полимер-мономерные композиции, включающие поливинилбутираль, фосфорхлорсодержащий диметакрилат и 2-гидроксипропилметакрилат, и обладающие высокой адгезией к силикатным стеклам, повышенной огнестойкостью и теплостойкостью. Показано, что данные полимерные материалы могут быть рекомендованы для применения в технологии изготовления огнебезопасных стеклополимерных конструкций.

66. 006721

Проведено численное исследование влияния термокапиллярного течения расплава инертного компонента безгазовой смеси на спиновые режимы горения цилиндрического образца. Показано, как меняется структура спиновой волны горения с изменением радиуса образца, обнаружены новые спиновые режимы горения. С увеличением скорости течения расплава происходит стабилизация горения - переход от спиновых режимов к стационарному распространению волны горения.


67. 003795
Ролдугин В.И. О ЕДИНОМ МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СИЛ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ // Коллоидный журнал. 2015. Т. 77. № 2. С. 214.

На основе простых соображений показано, что поверхностные силы различной природы ? электростатические, дисперсионные, структурные и гидрофобные ? определяются осмотическим давлением тех или иных компонентов, присутствующих в системе.


68. 003795
Ролдугин В.И., Жданов В.М. МОДЕЛЬ ЗАПЫЛЕННОГО ГАЗА. УЧЕТ ПОВЕРХНОСТНЫХ СИЛ // Коллоидный журнал. 2016. Т. 78. № 3. С. 349.

Проведено обобщение модели запыленного газа на случай нанопористых сред, когда необходимо принимать во внимание действие поверхностных сил. Исходя из системы кинетических уравнений для обычного газа и пылевых частиц, получена базовая система транспортных уравнений, составляющих основу модели. В кинетическом уравнении взаимодействие между газом и пылевыми частицами представлено в виде суммы дальнодействующей (аналог поверхностных сил) и короткодействующей частей. Вклад от дальнодействующей части учтен в самосогласованном приближении, а короткодействующая часть рассмотрена стандартным образом. Показано, что учет поверхностных сил приводит к существенной модификации уравнений переноса газа через пористые тела, которая наиболее ярко проявляется в случае наличия неоднородности по температуре.


69. 003795

Проведено обобщение модели запыленного газа на случай течения газовой смеси в нанопористых средах в условиях действия поверхностных сил. На основе кинетических уравнений для газовой смеси и пылевых частиц, получена базовая система транспортных уравнений. Для учета поверхностных сил взаимодействие между газом и пылевыми частицами записано в виде суммы дальнодействующего потенциала, представляющего поверхностные силы, и короткодействующего потенциала, описывающего рассеяние молекул газа на поверхности стенок пор. Вклад от дальнодействующей части учтен в самосогласованном приближении, а короткодействующая часть рассмотрена стандартным образом. Показано, что поверхностные силы существенным образом влияют на перенос смеси газов через пористые тела, в частности, оказывается возможным разделение компонентов смеси за счет различия потенциалов взаимодействия их молекул с поверхностью пор.


70. 009927
Сергеев И.Н., Бжихатлов К.Ч. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДВИЖУЩИХ СИЛ ПОВЕРХНОСТНОЙ СЕГРЕГАЦИИ В СПЛАВАХ CU–GE И CU–MN // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2015. № 5. С. 61.

"С использованием модели Ленгмюра?Маклина рассмотрены движущие силы поверхностной сегрегации и особенности их температурной зависимости для монокристаллов твердых растворов Cu?2 ат. % Ge с ориентацией (111) и Cu?4 ат. % Mn с ориентацией (100). Расчетные профили концентрации сопоставляются с экспериментальными данными, полученными методами электронной оже-спектроскопии и дифракции медленных электронов. Показано, что равновесный состав первого монослоя сплавов хорошо описывается моделью, учитывающей максимальную долю доступных для сегрегации мест в поверхностных слоях.


71. 003795

Изучена адсорбция хлоридов децил-, додецил- и гексадецилпиридиния (ДеПХ, ДоПХ и ЦПХ, соответственно) из водных растворов на поверхности наноалмазов (НА) детонационного синтеза и ее влияние на агрегативную устойчивость гидрозолей НА. Установлено, что гидрофобные взаимодействия, усиливающиеся при удлинении углеводородной цепи молекул ПАВ, играют основную роль при адсорбции ПАВ на поверхности НА. ДеПХ практически не адсорбируется на НА, и его добавки не влияют на размер и ?-потенциал наночастиц. При адсорбции ДоПХ ?-потенциал частиц НА уменьшается и они коагулируют. Сверхэквивалентная адсорбция ЦПХ приводит к инверсии знака ?-потенциала частиц НА, что вызывает чередование зон агрегативной устойчивости и коагуляции гидрозоля по мере роста концентрации этого ПАВ.


72. 001770


73. 035813

Показано существенное влияние формы зерна из карбида титана в нитридной керамике на напряженное состояние ее поверхностного слоя под действием сосредоточенной силы. Установлено, что наиболее благоприятное напряженное состояние формируется в нитридной керамике с TiC-зерном круглой формы по сравнению с зерном эллиптической формы.


74. 002326
Чуданов В.В., Аксенова А.Е., Леонов А.А. УНИФИЦИРОВАННЫЙ CFD ПОДХОД ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВУХФАЗНЫХ ТЕЧЕНИЙ С УЧЕТОМ СИЛ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2014. № 6. С. 73-86.

В статье представлена модель диффузионного интерфейса для прямого численного моделирования поверхности раздела жидкость-пар в присутствии сил поверхностного натяжения. Эта модель разработана на основании двухфазного подхода для сжимаемых течений, известного как метод проекции-релаксации-эффективного метода релаксации с использованием неравновесной модели давления. Модель учитывает эффекты сжимаемости фаз и поверхностного натяжения и адаптирована для моделирования пузырьковых и капельных течений. Результаты тестирования численного метода представлены, и продемонстрирована хорошая перспектива разработанного подхода для моделирования двухфазных течений.


75. 039369

Проведены исследования по изучению коллоидно-химических свойств водных дисперсий мела с добавкой на основе отходов производства пирокатехина. Были изучены реологические и электрокинетические свойства суспензий, влияние добавки на агрегативную устойчивость дисперсий. Вследствие адсорбции добавки на частицах суспензий значение предельного напряжения сдвига уменьшается практически до нуля. Установлено, что изучаемая добавка в водных суспензиях СaCO3 в большей мере является поверхностно-активной на границе «твердое тело ? раствор», чем на границе «раствор ? воздух». Все это приводит к лиофилизации поверхности частиц, что обуславливает агрегативную устойчивость дисперсий за счет адсорбционно-сольватного фактора. Изменение дзета-потенциала свидетельствует о вкладе и электрокинетического фактора агрегативной устойчивости. Полученные данные развивают представления о механизме действия добавок на водные минеральные дисперсии и позволяют утверждать, что разработанная пластифицирующая добавка на основе кубовых остатков производства пирокатехина позволяет эффективно регулировать коллоидно-химические свойства водных минеральных дисперсий.


На главную К списку выставокАрхив выставок