Современные проблемы химии
(курсы по выбору на русском языке)

Межфазные явления в высокодисперсных системах

Лектор(ы): член-корр. РАН,  профессор А.Н. Озерин

"Мягкая" материя (Soft matter) представляет собой отдельный подкласс конденсированного состояния вещества, включающего в себя множество систем, у которых физическое поведение, характеристики и комплекс свойств может существенно меняться при незначительных энергетических воздействиях на систему, сопоставимых по величине с энергией тепловых колебаний (kT).

В предлагаемом курсе рассматриваются основные особенности структуры и динамики "мягкой" материи с более углубленным рассмотрением физики процессов, происходящих на межфазных интерфейсах. Рассматриваются фундаментальные вопросы поведения основных строительных блоков "мягкой" материи – коллоидных и наноразмерных частиц, поверхностно-активных веществ и полимеров на границах раздела фаз.

Подробно рассматриваются основы теории фазового поведения коллоидных дисперсий и эффекты влияния неадсорбирующихся полимеров в растворе на стабильность коллоидных и наноразмерных частиц ("depletion interaction" или теория "истонченного слоя"), имеющие большое значение для решения практических задач в области переработки и эксплуатации полимерных композиционных материалов.

Обсуждаются физические аспекты термодинамики межфазных интерфейсов, которые позволяют связывать различные экспериментально измеряемые физические величины с другими важными, но не доступными напрямую равновесными свойствами межфазных систем. Рассмотрены возможности применение уравнения Гиббса с акцентом на системы "мягкой" материи.

Анализируется динамика адсорбции в растворах поверхностно-активных веществ, включая случаи кинетически- и диффузионно-управляемой динамики, динамика молекул полимера на границах раздела, энергетические барьеры (стерические или электростатические), которые, как правило, замедляют адсорбцию полимерных молекул в сравнении с системами поверхностно-активных веществ.

Излагаются основы теории фазовых превращений и структурообразования в полимерных системах.

Отдельный раздел курса посвящен применению экспериментальных методов для решения ряда задач изучения структуры, свойств и динамики структурных превращений в системах с межфазными интерфейсами.

Основные изучаемые вопросы иллюстрируются большим количеством примеров использования науки о "мягкой" материи в областях реального производства, таких как производство средств личной гигиены, пищевая промышленность, биотехнология, материаловедение и машиностроение.