close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

20426

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
Т 51 (11)
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
2008
УДК 532.135
О.И. Давыдова, Д.А. Агафонов, В.А. Падохин, А.Г. Захаров, А.В. Агафонов
АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОРЕОЛОГИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА В ДИСПЕРСИЯХ ПОЛИСАХАРИДОВ
С ПОМОЩЬЮ ЧИСЛА МАСОНА
(Институт химии растворов РАН)
Е-mail:ava@isc-ras.ru
Проведен анализ электрореологического эффекта в 30% дисперсиях полисахаридов
(гидроксипропилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы и крахмала) в полидиметилсилоксане. Установлено, что семейства кривых относительной
вязкости дисперсий полисахаридов в электрических полях напряженностью до 5кВ/мм и
при различных скоростях сдвига описываются единой зависимостью от числа Масона.
Это указывает на общую поляризационную природу взаимодействий, приводящих к изменению вязкости при наложении электрических полей на данные системы.
ВВЕДЕНИЕ
Электрореологический эффект – быстрое,
обратимое изменение вязкости дисперсных систем
широко исследуется для создания электроуправляемых устройств. На основе электрореологических эффектов в автомобильной технике, робототехнике, космической технике, медицине, микроэлектромеханических системах разработаны электроуправляемые демпферы, сцепления, клапаны,
захваты, элементы прецизионного позиционирования, тактильные устройства и др.. Существенное
значение в величине электрореологического эффекта играет химическая природа дисперсной фазы. Ранее нами был экспериментально изучен
электрореологический эффект в 30% дисперсиях
полисахаридов (гидроксипропилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы и
крахмала) в полидиметилсилоксане [1, 2]. Было
установлено, что влияние электрических полей на
кажущуюся вязкость, напряжение сдвига, напряжения при растяжении и сжатии дисперсий зависит от типа полисахарида, используемого в качестве материала дисперсной фазы. Целью данной
работы являлось использование числа Масона в
качестве критерия подобия для анализа общих закономерностей в электрореологическом эффекте в
дисперсиях полисахаридов.
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
Структура и реология электрореологических жидкостей определяются различными связанными между собой силами взаимодействия
дисперсных частиц в электрических полях. Эти
взаимодействия могут быть обусловлены поляризационными явлениями, эффектами перекрывания
внешних оболочек частиц дисперсной фазы, вращением частиц в электрических полях и др.. Для
режима установившегося сдвигового течения
электрореологической жидкости большой интерес
представляет описание на основе взаимосвязи между гидродинамическими (вязкостными) и электростатическими поляризационными силами с помощью числа Масона [3]:
Mn=ηcγ/2ε0εc β2E2,
где ηc – относительная вязкость ЭРЖ в электрическом поле, γ- скорость сдвига, ε0-диэлектрическая
постоянная вакуума, εc – диэлектрическая проницаемость дисперсионной среды, β- поляризуемость частиц дисперсной фазы, E- напряженность
электрического поля.
На основании измеренных ранее значений
вязкости дисперсий полисахаридов в силиконовом
масле в присутствии постоянного электрического
поля разной напряженности [1] были построены
графические зависимости относительной вязкости
суспензий от величины γ/Е2 при различных значениях скорости деформации. Подробно методика
измерения вязкости электрореологических жидкостей изложена в работе [4]. Значения относительной вязкости оценивались отношением вязкости
суспензий при наложении электрического поля к
вязкости жидкости без поля. На рисунке 1(а,б,в,г)
представлены полученные зависимости для систем
на основе различных полисахаридов.
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2008 том 51 вып. 11
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б
350
80
Относительная вязкость
а
Относительная вязкость
70
w=100 об/мин
w=50 об/мин
w=60 об/мин
w=20 об/мин
60
50
40
30
20
10
0
20
40
60
/E
Относительная вязкость
w=100 об/мин
w=50 об/мин
w=20 об/мин
20
150
100
50
20
40
60
80 /E2
80
30
25
200
0
в
35
Относительная вязкость
80
w=100 об/мин
w=60 об/мин
w=50 об/мин
w=20 об/мин
w=10 об/мин
250
0
2
0
300
15
10
5
г
70
60
50
40
w=100 об/мин
w=60 об/мин
w=20 об/мин
30
20
10
0
0
0
20
40
2
80 /E
60
0
20
40
60
80  /E2
Рис 1. Зависимость относительной вязкости суспензии с содержанием дисперсной фазы (а- карбоксиметилцеллюлоза, б- гидроксипропилцеллюлоза, в-гидроксиэтилцеллюлоза, г- крахмал) 30 вес.% в полидиметилсилоксане от γ/Е2.
Fig. 1. Suspension relative viscosity with content of dispersion phase (а-carboxymethyl cellulose, б - hydroxypropyl cellulose, в - hydroxyethyl celluloseб г - starch) of 30 weight% in polydimethylsiloxane vs γ/Е2.
Как следует из рисунков, данные относительной вязкости сливаются в одну кривую. Это
свидетельствует о том, что поляризационноконтролируемая структура суспензий существенно
не изменяется с изменением силы поля. Смена
природы полисахарида не оказывает существенного значения на ход представленной зависимости.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ грант №07-03-00300.
Относительная вязкость
140
120
100
ГОЭЦ
NaКМЦ
крахмал
ГОПЦ
80
60
40
20
ЛИТЕРАТУРА
0
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2
18 /E
Рис 2. Зависимость относительной вязкости суспензий различных полисахаридов с содержанием дисперсной фазы 30
вес.% в полидиметилсилоксане от γ/E2.
Fig. 2. Suspension relative viscosity of various polysaccharides
with content of dispersion phase of 30 weight% in polydimethylsiloxane vs γ/Е2.
114
1.
2.
3.
4.
Давыдова О.И. и др. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2008. Т. 51. Вып. 11. С. 41-43.
Давыдова О.И. и др. Механика композиционных материалов и конструкций 2008. Т. 14. № 1. С. 97-104.
Marshall L., Zukoski C.F., Goodwin J.W. J. Chem. Soc.
Faraday Trans. 1989. N 1. V. 85. P. 2785.
Краев А.С. и др. Изв. вузов. Химия и хим. технология.
2007. Т. 50. Вып. 6. С. 35-39.
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2008 том 51 вып. 11
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
326 Кб
Теги
20426
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа