ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗАПОЛНЕНИЯ НАНОПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА НЕСМАЧИВАЮЩЕЙ ЖИДКОСТЬЮ

Изучение процессов взаимодействия нанопористого материала с несмачивающей жидкостью вызывает интерес не только с точки зрения фундаментальной науки в части распространения жидкости в наноканалах (нанофлюидика), но и как применение таких систем для поглощения энергии удара, взрыва и вибраций. Именно для этих приложений особенно важно знать механизм распространения жидкости в нанопористых материалах и делать оценки временных характеристик отклика системы на высокоскоростные импульсные воздействия. Целью данной работы являлось исследование влияния скорости изменения давления в системе на процесс заполнения пор нанопористого материала несмачивающей жидкостью. Проведена серия экспериментов заполнения – вытекания в системе нанопористый материал (гидрофобизированный нанопористый силикагель Fluka 100 C₈ (60759-50G) производства Sigma-Aldrich) – несмачивающая жидкость (деионизированная дистиллированная вода) при скоростях изменения внутреннего объема 0.24÷11.78 10^‒2 см³/с при температуре 20 °С. На основе экспериментальных данных разработана методика определения скорости заполнения нанопористого материала несмачивающей жидкостью. Разработанная методика будет в дальнейшем использоваться для изучения заполнения нанопористых материалов несмачивающими жидкостями.

1. Majumder M. et al. Nanoscale hydrodynamics: Enhanced flow in carbon nanotubes // Nature, 2005. V. 438. Iss. 7064. P. 44.

2. Skoulidas A. I. et al. Rapid transport of gases in carbon nanotubes // Physical review letters, 2002. V. 89. Iss. 18. 185901.

3. Hummer G., Rasaiah J. C., Noworyta J. P. Water conduction through the hydrophobic channel of a carbon nanotube // Nature, 2001. V. 414. Iss. 6860. P. 188‒190.

4. Chen X. et al. Nanoscale fluid transport: size and rate effects // Nano letters, 2008. V. 8. Iss. 9. P. 2988‒2992.

5. Sun Y. et al. Rate effect of liquid infiltration into mesoporous materials // RSC advances, 2017. V. 7. Iss. 2. P. 971‒974.

6. Lowell S. et al. Characterization of porous solids and powders: surface area, pore size and density // Springer Science & Business Media, 2012. V. 16.

7. Физические величины. Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1234 с.

8. Борман В. Д. и др. Перколяционный переход при заполнении нанопористого тела несмачивающей жидкостью // ЖЭТФ, 2005. Т. 127. № 2. С. 431‒444.

9. Belogorlov A.A. et al. The distribution of captured non-wetting liquid dispersed in nanoporous medium recovery method // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2016. V. 751. Iss. 1. 012030.

10. Belogorlov A.A. et al. Study of the model system for delivery and controlled release of anticancer drugs in affected areas // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2020. V. 1696. Iss. 1. 012032.

11. Borman V.D., Belogorlov A.A., Tronin V.N. Observation of relaxation of the metastable state of a non-wetting liquid dispersed in a nanoporous medium // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2016. V. 496. P. 63‒68.

12. Борман В. Д. и др. Переход диспергирования и неэргодичность системы неупорядоченная нанопористая среда ‒ несмачивающая жидкость // ЖЭТФ, 2013. Т. 144. №. 6. С. 1290‒1318.

13. Grinchuk P. S., Rabinovich O. S. Surfaces of percolation systems in lattice problems // Physical Review E, 2003. V. 67. Iss. 4. 046103.