Эпитропные слои олеиновой кислоты. Ориентационная упорядоченность и реологические характеристики
Вантажиться...
Дата
2019
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Наличие индуцированных твердой подложкой новых фаз в тонких прослойках немезогенных жидкостей пленках является интригующим явлением, поскольку физические
и химические факторы, ответственные за их образование, еще не совсем понятны.
В этой статье рассматриваются результаты вискозиметрических измерений реологических характеристик микронных симметричных прослоек олеиновой кислоты.
Измерены эффективная вязкость прослойки в зависимости от температуры, скорости сдвига и ее толщины. На базе ранее предложенной реологической модели рассчитана стационарная толщина эпитропно жидкокристаллического (ЭЖК) слоя частично срезанного куэттовским течением и равновесная толщина его в отсутствии течения, а также определена величина коэффициента вязкости в неперекрытых и частично перекрытых пристенных слоях. Указывается на тесную корреляцию структурных
параметров ЭЖК фазы, найденных методом оптических измерений, и ее реологических характеристик. Сравниваются структурные параметры ЭЖК слоя олеиновой
кислоты и соответствующие значения для нормальных алканов с приблизительно одинаковой длиной молекул.
Предложена возможная модель строения ЭЖК фазы, состоящей из олигомеров,
которые сцеплены с активными центрами на подложке. Основным фактором, который обуславливает аномально высокое значение равновесной толщины слоя ЭЖК является возможность формирования из полярных анизометрических молекул димеров
типа «валет», которые и образуют нити олигомеров. Повышение корреляционных
эффектов в ансамбле адсорбированных олигомеров связано также и с более высокой
поверхностной плотностью активных центров на металле. Это приводит к возрастанию концентрации олигомеров, повышению «бокового» взаимодействия между ними
и к организации сетеподобной структуры ЭЖК слоя олеиновой кислоты, в котором
«нити» олигомеров дополнительно стабилизированы поперечными связями из молекулярных ассоциатов.
Такие отличительные особенности ЭЖК фазы олеиновой кислоты объясняют влияние легирования олеиновой кислотой смазывающих материалов с целью повышения их
противоизносности в эффектах граничного трения.
Наявність індукованих твердої підкладкою нових фаз в тонких прошарках немезогенних рідин плівках є інтригуючою явищем, оскільки фізичні і хімічні чинники, відповідальні за їх формування ще не до кінця з‘ясовані. У цій статті розглядаються результати віскозіметричних вимірювань реологічних характеристик мікронних симетричних прошарків олеїнової кислоти. Виміряно значення ефективної в'язкості прошарку в залежності від температури, швидкості зсуву і її товщини. На базі раніше запропонованої реологічної моделі розрахована стаціонарна товщина епітропно рідкокристалічного (ЕРК) шару частково зрізаного куеттовською течією і рівноважна товщина його у відсутності течії, а також визначена величина коефіцієнта в'язкості в не перекритих і частково перекритих пристінних шарах. Вказується на тісну кореляцію структурних параметрів ЕЖК фази, знайдених методом оптичних вимірювань, і її реологічних характеристик. Порівнюються структурні параметри ЕРК шару олеїнової кислоти і відповідні значення для нормальних алканів з приблизно однаковою довжиною молекул. Запропонована можлива модель побудови ЕРК фази, що складається з олігомерів, які зчеплені з активними центрами на підкладці. Основним фактором, який обумовлює аномально високе значення рівноважної товщини шару ЕРК є можливість формування з полярних анізометрічних молекул димерів типу «валет», які і утворюють нитки олігомерів. Підвищення кореляційних ефектів в ансамблі адсорбованих олігомерів пов'язано також і з більш високою поверхневою щільністю активних центрів на металі. Це призводить до зростання концентрації олігомерів, підвищенню латеральної взаємодії між ними і, в свою чергу, до організації сіткоподібної структури ЕРК шару олеїнової кислоти, в якій «нитки» олігомерів додатково стабілізовані поперечними зв'язками, які складаються з молекулярних асоціатів. Такі відмінні риси ЕРК фази олеїнової кислоти пояснюють вплив легування олеїнової кислотою змащувальних матеріалів з метою підвищення їх проти зношування в ефектах граничного тертя.
The presence of substrate-induced new phases in thin interlayers and films is an intriguing phenomenon with the physical and chemical factors responsible for their formation are not yet clearly understood. In this work we discuss the results of viscometric measurements of the rheological characteristics of micron symmetric interlayers of oleic acid. The effective viscosity of the interlayer was measured as a function of temperature, shear rate, and its thickness. Based on the previously proposed rheological model the stationary thickness of the epitropic liquid crystalline (ELC) layer which was partially cut off by the Couette flow was calculated as well as its equilibrium thickness in the absence of flow. Also the viscosity coefficient of unoverlapped and partially overlapped wall-adjacent layers was determined. The close correlation of the ELC phase structural parameters values, which were found by the method of optical measurements and its rheological characteristics is indicated. The structural parameters of the oleic acid ELC layer are compared with the corresponding values for normal alkanes with approximately the same length of molecules. A possible model of the ELC phase structure, which consists of oligomers that are linked to active centers on the substrate surface is proposed. The main factor that determines the anomalously high value of the equilibrium thickness of the ELC layer is the possibility of the formation of “jack-type” dimers from polar anisometric molecules, which form the oligomer filaments. An increase of the correlation effects in the ensemble of adsorbed oligomers is also associated with a higher surface density of active centers on the metal surface. This leads to the increasing of the oligomer concentration, and, in turn, to a higher level of the “lateral” interaction between them. So a network-like structure of the ELC layer of oleic acid forms near metal substrate. In this wall-adjacent layer the filaments of oligomers are additionally stabilized by cross-links that consist of molecular associates. Such distinctive features of the oleic acid ELC phase may explain the influence of oleic acid alloyage of lubricants in order to increase their anti-wear in the effects of boundary friction.
Наявність індукованих твердої підкладкою нових фаз в тонких прошарках немезогенних рідин плівках є інтригуючою явищем, оскільки фізичні і хімічні чинники, відповідальні за їх формування ще не до кінця з‘ясовані. У цій статті розглядаються результати віскозіметричних вимірювань реологічних характеристик мікронних симетричних прошарків олеїнової кислоти. Виміряно значення ефективної в'язкості прошарку в залежності від температури, швидкості зсуву і її товщини. На базі раніше запропонованої реологічної моделі розрахована стаціонарна товщина епітропно рідкокристалічного (ЕРК) шару частково зрізаного куеттовською течією і рівноважна товщина його у відсутності течії, а також визначена величина коефіцієнта в'язкості в не перекритих і частково перекритих пристінних шарах. Вказується на тісну кореляцію структурних параметрів ЕЖК фази, знайдених методом оптичних вимірювань, і її реологічних характеристик. Порівнюються структурні параметри ЕРК шару олеїнової кислоти і відповідні значення для нормальних алканів з приблизно однаковою довжиною молекул. Запропонована можлива модель побудови ЕРК фази, що складається з олігомерів, які зчеплені з активними центрами на підкладці. Основним фактором, який обумовлює аномально високе значення рівноважної товщини шару ЕРК є можливість формування з полярних анізометрічних молекул димерів типу «валет», які і утворюють нитки олігомерів. Підвищення кореляційних ефектів в ансамблі адсорбованих олігомерів пов'язано також і з більш високою поверхневою щільністю активних центрів на металі. Це призводить до зростання концентрації олігомерів, підвищенню латеральної взаємодії між ними і, в свою чергу, до організації сіткоподібної структури ЕРК шару олеїнової кислоти, в якій «нитки» олігомерів додатково стабілізовані поперечними зв'язками, які складаються з молекулярних асоціатів. Такі відмінні риси ЕРК фази олеїнової кислоти пояснюють вплив легування олеїнової кислотою змащувальних матеріалів з метою підвищення їх проти зношування в ефектах граничного тертя.
The presence of substrate-induced new phases in thin interlayers and films is an intriguing phenomenon with the physical and chemical factors responsible for their formation are not yet clearly understood. In this work we discuss the results of viscometric measurements of the rheological characteristics of micron symmetric interlayers of oleic acid. The effective viscosity of the interlayer was measured as a function of temperature, shear rate, and its thickness. Based on the previously proposed rheological model the stationary thickness of the epitropic liquid crystalline (ELC) layer which was partially cut off by the Couette flow was calculated as well as its equilibrium thickness in the absence of flow. Also the viscosity coefficient of unoverlapped and partially overlapped wall-adjacent layers was determined. The close correlation of the ELC phase structural parameters values, which were found by the method of optical measurements and its rheological characteristics is indicated. The structural parameters of the oleic acid ELC layer are compared with the corresponding values for normal alkanes with approximately the same length of molecules. A possible model of the ELC phase structure, which consists of oligomers that are linked to active centers on the substrate surface is proposed. The main factor that determines the anomalously high value of the equilibrium thickness of the ELC layer is the possibility of the formation of “jack-type” dimers from polar anisometric molecules, which form the oligomer filaments. An increase of the correlation effects in the ensemble of adsorbed oligomers is also associated with a higher surface density of active centers on the metal surface. This leads to the increasing of the oligomer concentration, and, in turn, to a higher level of the “lateral” interaction between them. So a network-like structure of the ELC layer of oleic acid forms near metal substrate. In this wall-adjacent layer the filaments of oligomers are additionally stabilized by cross-links that consist of molecular associates. Such distinctive features of the oleic acid ELC phase may explain the influence of oleic acid alloyage of lubricants in order to increase their anti-wear in the effects of boundary friction.
Опис
Ключові слова
эпитропный жидкий кристалл, олеиновая кислота, структурные и реологические параметры, димеризация, сетеподобная структура, епітропний рідкий кристал, олеїнова кислота, структурні та реологічні параметри, димеризація, сіткоподібна структура, epitropic liquid crystal, structural and rheological parameters, dimerization, net-like structure
Бібліографічний опис
Фізика аеродисперсних систем = Physics of aerodisperse systems