Большая советсткая энциклопедия Дисперсная структура

Дисперсная структура

Дисперсная структура, неупорядоченная пространственная сетка в дисперсной системе (каркас), образованная частицами дисперсной фазы, соединёнными молекулярными силами различной природы. Формирование Д. с. сопровождается загущением (возрастанием структурной вязкости) или отвердеванием первоначально жидкой системы. Структурная сетка может занимать при этом от нескольких сотых долей % до нескольких десятков % от объёма системы, а в некоторых случаях заполнять практически весь объём. По характеру связи между частицами различают коагуляционные и конденсационные Д. с. Коагуляционные Д. с. возникают в процессе коагуляции частиц дисперсной фазы или при увеличении степени объёмного заполнения ими дисперсной системы. В коагуляционных Д. с. соединение частиц осуществляется через тонкую прослойку жидкой дисперсионной среды вследствие действия слабых межмолекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил притяжения. Такие Д. с. обладают малой прочностью, пластичностью, некоторой эластичностью и тиксотропией, т. е. способностью самопроизвольно и обратимо восстанавливаться после механического разрушения — в результате столкновения частиц в броуновском движении. Лиогели (см. Гели) и различного рода пасты имеют Д. с. типично коагуляционного типа.

Конденсационные Д. с. формируются в процессе выделения новой фазы из пересыщенных паров, расплавов и растворов. Мельчайшие частицы новой (дисперсной) фазы, возникнув в недрах гомогенной среды, увеличиваются в размерах, срастаются и образуют структурную сетку с прочными фазовыми, или когезионными (см. Когезия), контактами. Такая Д. с. может быть упруго-хрупкой или эластичной (в зависимости от механических свойств составляющей её фазы), но она лишена пластичности и тиксотропии, т. е. разрушается необратимо. Если новая фаза выделяется в виде кристаллов, которые в процессе роста срастаются или переплетаются, то образованная ими Д. с. называется кристаллизационной или конденсационно-кристаллизационной. Таковы, например, Д. с., возникающие при взаимодействии минеральных вяжущих веществ — цементов — с водой. Керамика и металлокерамика (керметы) также относятся к Д. с. конденсационно-кристаллизационного типа. К ним причисляют и предельно плотные Д. с. мелкозернистых твёрдых тел, закристаллизовавшихся из расплава, например ситаллы — закристаллизованные стёкла. Возникновение конденсационных Д. с. из пересыщенных растворов полимеров может идти двумя путями: через промежуточную стадию образования коацерватных капель (см. Коацервация) с повышенным содержанием полимера и через образование в эластичном полимерном студне капелек разбавленного раствора, подобных вакуолям. В 1-м случае обеднение растворителем и частичная коалесценция капель, перешедших в высокоэластическое состояние, приводят к возникновению сетчатой структуры срастания. Аналогичные структуры образуются из шаровидных полимерных частиц при желатинизации латекса, например в производстве губчатых резин, или из частиц молочного жира при получении сливочного масла. Во 2-м случае разрастание и слияние друг с другом "вакуолей" создаёт систему связных каналов; одновременно в результате синерезиса происходит обеднение растворителем фазы студня и возникает структурная сетка ячеистого типа. Удаление растворителя из полимерной Д. с. конденсационного типа (так называемого псевдогеля) даёт полимерные ксерогели, представляющие практический интерес в производстве тонкопористых материалов: мембранных фильтров, искусственной кожи, макропористых ионообменных смол и т.д.

Природные и искусственные материалы, например некоторые горные породы, наполненные пластмассы и резины, могут иметь и сложную коагуляционно-конденсационную структуру. Исследование и направленный синтез Д. с. с заданными свойствами — предмет специальной отрасли науки — физико-химической механики.

Лит.: Ребиндер П. А., Влодавец И. Н., Физико-химическая механика пористых и волокнистых дисперсных структур, в кн.: Проблемы физико-химической механики волокнистых и пористых дисперсных структур и материалов, Рига, 1967, с. 5—40; Воюцкий С. С., Курс коллоидной химии, М., 1964, с. 334—40, 533—44.

Л. А. Шиц.