ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСТУПА НА ВЕРШИНЕ ГИДРОГЕЛЕВОГО ШАРОВОГО СЕГМЕНТА ПРИ ЕГО ЗАМЕРЗАНИИ
https://doi.org/10.26583/vestnik.2024.307
EDN: FGDXFE
Аннотация
Известно, что при замерзании капли воды, сидящей на охлаждаемой горизонтальной плоской подложке, на вершине этой капли образуется острый конический выступ. В данной работе исследовался процесс замерзания предварительно насыщенных водой гидрогелевых шаровых сегментов, посаженных на горизонтальную охлаждающую плоскую поверхность. Поверхность охлаждалась с помощью элемента Пельтье. Впервые зарегистрировано образование острых конических выступов на вершинах гидрогелевых сегментов, аналогичных выступам, возникающих на замороженных каплях воды. Методом прямой видеовизуализации установлено, что в процессе замерзания гидрогелевых шаровых сегментов наблюдаются поднимающиеся вверх фронты затвердевания. Искривление этих фронтов и объемное расширение воды, содержавшейся в нанопорах гидрогеля, являются причиной появления выступов при их замерзании. Также установлено, что материал этих выступов после заморозки – лед. При этом следов полиакриламида в выступах обнаружено не было.
Об авторах
В. А. Дехтярь
Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Россия
Россия
магистр; научный сотрудник
А. Е. Дубинов
Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики;
Саровский физико-технический институт – филиал Национального исследовательского ядерного университета «Московский инженерно-физический институт»
Россия
Россия
доктор физико-математических наук, доцент; главный научный сотрудник; профессор кафедры «Экспериментальная Физика».
Список литературы
1. Anderson D.M., Grae Worster M., Davis S.H. The case for a dynamic contact angle in containerless solidification // Journal of Crystal Growth, 1996. V. 163. № 3. Pp. 329‒338. https://doi.org/10.1016/0022-0248(95)00970-1
2. Enriquez O.R., Marin A. G., Winkels K.G., Snoeijer J.H. Freezing singularities in water drops // Physics of Fluids, 2012. V. 24. № 9. P. 091102-1‒2.http://dx.doi.org/10.1063/1.4747185
3. Snoeijer J.H., Brunet P. Pointy ice-drops: How water freezes into a singular shape // American Journal of Physics, 2012. V. 80. № 9. Pp. 764‒771. https://doi.org/10.1119/1.4726201
4. Marín A.G., Enríquez O.R., Brunet P., Colinet P., Snoeijer J.H. Universality of tip singularity formation in freezing water drops // Physical Review Letters, 2014. V. 113. № 5. P. 054301. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.054301
5. Schetnikov A., Matiunin V., Chernov V. Conical shape of frozen water droplets // American Journal of Physics, 2015. V. 83. № 1. Pp. 36‒38. https://doi.org/10.1119/1.4897499
6. Ismail M.F., Waghmare P.R. Universality in freezing of an asymmetric drop // Applied Physics Letters, 2016. V. 109. № 23. Pp. 234105. http://dx.doi.org/10.1063/1.4971995
7. Zhang X., Liu X., Min J., Wu X. Shape variation and unique tip formation of a sessile water droplet during freezing // Applied Thermal Engineering, 2019. V. 147. № 1. Pp. 927‒934.https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.09.040
8. Starostin A., Strelnikov V., Dombrovsky L.A., Shoval S., Gendelman O., Bormashenko E. Effect of asymmetric cooling of sessile droplets on orientation of the freezing tip // Journal Colloid and Interface Science, 2022. V. 620. № 1. Pp. 179‒186.https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.04.019
9. Dekhtyar V.A., Dubinov A.E., Kolesov H.N. Observation of a plasma analogue of the Mpemba effect // High Energy Chemistry, 2023. V. 57. № 4. Pp. 293‒297.https://doi.org/10.31857/S0023119323040071
10. Tetik H., Yang G., Tan W., Fong A., Lei S., Weker J.N., Lin D. High speed in-situ X-ray imaging of 3D freeze printing of aerogels // Additive Manufacturing, 2020. V.26. №1. Pp. 191513-1‒8. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101513
11. Wan L., Liu X., Chu S., Wang M., Wang Z., Wang Y., Sun H. Freezing characters study of the sessile seawater drop on a cold substrate // AIP Advances, 2023. V. 13. № 3. P. 035021-1‒9.https://doi.org/10.1063/5.0133949
12. Jiang S., Agarwal S., Greiner A. Low-density open cellular sponges as functional materials // Angewandte Chemie, International Edition, 2017. V. 56. № 49. Pp. 15520‒15538.http://dx.doi.org/10.1002/anie.201700684
13. Dubinov A.E., Kozhayeva J.P. Generating periodic pulse sequences of nanosecond spark discharges in an air gap between transparent hydrogel electrodes // Technical Physics Letters, 2019. V. 45. № 4. Pp. 383‒385. http://dx.doi.org/10.1134/S1063785019040242
14. Dubinov A.E., Kozhayeva J.P. Transparent hydrogel electrodes as a new class of electrodes for high-current nanosecond atmospheric-pressure discharges // High Energy Chemistry, 2019. V. 53. № 6. Pp. 425‒428. http://dx.doi.org/10.1134/S0018143919060031
15. Dekhtyar V.A., Dubinov A.E. Visualization of liquids flows in microfluidics and plasma channels in nanosecond spark microdischarges by means of digital microscopy // Scientific Visualization, 2023. V. 15. № 1. Pp. 1‒16. https://doi.org/10.26583/sv.15.1.01
Рецензия
Для цитирования:
Дехтярь В.А., Дубинов А.Е. ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСТУПА НА ВЕРШИНЕ ГИДРОГЕЛЕВОГО ШАРОВОГО СЕГМЕНТА ПРИ ЕГО ЗАМЕРЗАНИИ. Вестник НИЯУ МИФИ. 2024;13(2):61-65. https://doi.org/10.26583/vestnik.2024.307. EDN: FGDXFE
For citation:
Dekhtyar V.A., Dubinov A.E. TIP APPEARANCE ON TOP HYDROGEL BALL SEGMENT DURING ITS FREEZING. Vestnik natsional'nogo issledovatel'skogo yadernogo universiteta "MIFI". 2024;13(2):61-65. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/vestnik.2024.307. EDN: FGDXFE
Просмотров:
134
Послать статью по эл. почте 