Владимир Петров - Законы развития систем

Полости заполняются воздухом. Ячейки структурированы — полусфера — геометрический эффект .

Рис. 7.124. Воздушно-пузырьковая пленка

Этапы Cи D.

Этап С представляет собой качественный скачок — переход на микроуровень, т. е. использование капиллярно-пористых материалов (КПМ).

Переход к капиллярной структуре изменяет требования к структурированиюячеек и использованию технологических эффектов.

В КПМ могут использоваться структуры с открытыми и закрытыми капиллярами различных размеров и направлений.

Из технологических эффектов на этапах Cи D, прежде всего, используются капиллярные эффекты.

Наиболее известные из капиллярных эффектов: ультразвуковой капиллярный эффект, термокапиллярный эффект, электрокапиллярный эффект, геометрический капиллярный эффект .

Капилляр — это трубка с малым внутренним диаметром.

Капиллярные явления(от лат. Capillaris — волосяной), физические явления, заключающиеся в способности жидкости изменять уровень в капилляре.

Поднятие жидкости происходит в случаях смачивания каналов жидкостями, например, воды в стеклянных трубках, песке, грунте и т. п.

Понижение жидкости происходит в капиллярах, не смачиваемых жидкостью, например, ртуть в стеклянной трубке.

Это явление обусловлено действием поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред.

Ультразвуковой капиллярный эффект: увеличение в десятки раз скорости движения и высоты подъема жидкости в капиллярах при непосредственном воздействии ультразвука (рис. 7.125а). На рисунке стрелкой условно показано воздействие ультразвука ( УЗ) на капилляр. При воздействии УЗ жидкость в капилляре поднимается на высоту h 1большую, чем в капилляре без воздействия h 2(h 1> h 2).

Рис. 7.125. Виды капиллярных эффектов

Действие термокапиллярного эффектааналогично ультразвуковому капиллярному эффекту — увеличение скорости и высоты подъема жидкости при наличии в капилляре разности температур (рис. 7.125б). На рисунке стрелкой условно показано воздействие температуры ( Т о) на капилляр. Наверху капилляра температура выше, чем внизу. Это условно показано знаком плюс (+ Т о). Жидкость в капилляре течет в сторону большей температуры и поднимается на высоту h 1большую, чем в капилляре без воздействия h 2(h 1> h 2).

Электрокапиллярный эффект — зависимость поверхностного натяжения на границе раздела твердых и жидких электродов с растворами электролитов и расплавами ионных соединений от электрического потенциала. Эта зависимость обусловлена образованием двойного электрического слоя на границе раздела фаз.

Воздействие электрического потенциала (+ U, -U) к капилляру условно показано стрелками (рис. 7.125в). Электрический ток заставляет жидкость течь в капилляре в определенном направлении и поднимается на высоту h 1большую, чем в капилляре без воздействия тока h 2(h 1> h 2). Приложение потенциала зависит от вида жидкости.

Изменением потенциала можно осуществлять инверсию смачивания — переход от несмачивания к смачиванию и наоборот 344.

Геометрический капиллярный эффект — это условное название явления (название дал автор), при котором жидкость течет в сторону меньшего диаметра капилляра (рис. 7.125г). Диаметр верхнего конца капилляра d 2меньше диаметра нижнего конца капилляра d 1(d 1> d 2). На рисунке утрированно показано сужение капилляра. В сужающемся капилляре жидкость поднимается на высоту h 1большую, чем в ровном капилляре h 2(h 1> h 2).

Изменить диаметр капилляра можно, например, если сделать его из материала с эффектом обратимой памяти формы . Тогда можно управлять движением жидкости.

Управлять процессами, происходящими в капиллярах, можно, изменяя вязкостьи смачивание жидкостивсеми известными способами, в том числе и химическими, например, использование поверхностно-активных веществ. Кроме того, можно использовать ферромагнитнуюили реологическую жидкостии магнитное или электрическое поля.

Наиболее эффективно применение сочетаний описанных эффектов для управления процессами, происходящими в капиллярах.

Помимо указанных ранее эффектов, в линии перехода к КПМ применяются осмос и электроосмос, эффекты, связанные с сорбциейи хемосорбцией( капиллярная конденсация, фотоадсорбционный эффект, влияние электрического поля на адсорбцию, адсорблюминисценция и хемолюминисценция, радикально-рекомбинационная люминесценция, адсорбционная эмиссия, влияния адсорбции на электропроводимость полупроводника).

Пример 7.181. Ультразвуковой насос.

Е. Г. Конавалов (открыватель ультразвукового капиллярного эффекта) говорил, что открытый им эффект послужит разгадке нескольких биологических явлений. Он подсчитал, что если бы сердце и сосуды работали по известным законам гидродинамики, то, чтобы прокачать кровь, сердце должно быть в 40 раз мощнее. Ведь сердечно-сосудистая система — это капилляры общей длиной 100 тыс. км. Нет ли у сердца помощника — ультразвукового насоса?

Полости заполняются жидкостью, используя ультразвуковой капиллярный эффект — физический эффект .

Пример 7.182. Королевская примула.

Королевская примула, растущая на острове Ява, цветет перед землетрясением. Для местных жителей цветок служит прибором, предсказывающим приближение беды. Почему происходит это явление? Е. Г. Коновалов считает, что мощным толчкам земной коры предшествуют слабые колебания разных частот, в том числе и ультразвуковые. Они ускоряют движение питательных соков по капиллярам растений, интенсифицируют процесс обмена веществ, и цветок расцветает. Индийские ученые Сингх и Панниах наблюдали влияние музыки на элодею и мимозу. Растения «слушали» музыку по полчаса в день. В это время они росли в полтора раза быстрее. Применение этого явления может интенсифицировать многие процессы.

Полости заполняются жидкостью, используя ультразвуковой капиллярный эффект — физический эффект .

Выше были описаны три линии развития КПМ (см. рис. 7.118, 7.119, 7.121):

— Монолит твердое (1)или эластичное (2) → Вещество с одной полостью( A) → Вещество со многими полостями (B) → КПМ (C) → µКПМ(рис. 7.126а).

— Полость → Структурированная полость → Полость,заполненная веществом →использование технологических эффектов ТЭ