2. Структурообразование в дисперсных системах. Факторы, влияющие на структурообразование

Одна из важнейших свойств дисперсных систем – способность их к структурообразованию. Структурообразование в дисперсных системах является результатом самопроизвольно протекающих (термодинамически выгодных) процессов сцепления частиц, приводящих к уменьшению свободной энергии системы, например процессов коагуляции дисперсной фазы или конденсации вещества в местах контакта частиц. Развитие пространственных сеток (дисперсных структур) различных типов лежит в основе способности дисперсной системы становится материалом с определенными механическими свойствами, т.е. выступать в новом по сравнению с исходным (несвязным) состоянием качества. Переход коллоидного раствора из свободнодисперсного состояния в связнодисперсное называется гелеобразованием, а образующаяся при этом структурированная коллоидная система - гелем. Дисперсные системы бывают глобулярного типа, в которых непрерывный «каркас» - носитель прочности (прочность определяет способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних напряжений) - образуется в результате сцепления отдельных частиц дисперсной фазы и при превращении свободнодисперсной системы в связную. Существуют и другие типы структур, например ячеистые - в отвержденных пенах и эмульсиях. Такие структуры, характерные для некоторых высокомолекулярных систем, могут возникать при конденсационном выделении новой фазы в смесях полимеров. В зависимости от преобладающего типа контактов между частицами дисперсные структуры условно можно разделить на две основные группы: коагуляционные и структуры с фазовыми контактами.

Коагуляционные структуры образуются при потере дисперсной системой агрегатной устойчивости; при достаточном содержании дисперсной фазы обеспечивая армирование всего объема дисперсной системы. Характерным свойством коагуляционных структур наряду с относительно невысокой прочностью является их обратимость по отношению к механическим воздействиям.

Дисперсные структуры с фазовыми контактами образуются в самых разнообразных физико-химических условиях, в том числе при спекании и образовании порошков. Дисперсные структуры с фазовыми контактами, возникающие в процессе выделения (конденсации) новой фазы из метастабильных растворов или расплавов, принято называть конденсационными. Если при этом частицы, о6разующие структуру, имеют ярко выраженный кристаллический характер, то такие структуры называют конденсационно-кристаллизационными или просто кристаллизационными, противопоставляя их конденсационными структурам из аморфных новообразований. Характерная особенность кристаллизационных дисперсных структур - развитие в процессе их формирования внутренних напряжений, которые являются результатом давления, возникающем при направленном росте кристаллов, связанных друг с другом в жесткую пространственную сетку.

Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

Кафедра «Бионанотехнологии и биоорганического синтеза»