АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ГАЗОПЕРЕНОСА В ОБЛУЧЕННОМ ПОЛИЭТИЛЕНЕ: ФРАКТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ
Ранее было исследовано влияние g-излучения на структуру и процессы газопереноса в полиэтилене низкой плотности (ПЭНП). Показано, что облучение изменяет не только морфологию, но и топологию и химическую структуру полиэтилена. Это, в свою очередь, влияет на процессы газопереноса: уменьшается коэффициент диффузии D и повышается коэффициент растворимости s. Предполагается, что в результате облучения в ПЭНП возникают поперечные сшивки, несколько изменяется степень кристалличности и появляются полярные кислородосодержащие группы. При облучении полиэтилена происходит прострaнcтвенно-неравномерное образование поперечных связей, приводящее к возникновению участков полимера с высокой плотностью сшивки. Это приводит к снижению D вследствие уменьшения числа путей в полимере, через которые осуществляется диффузия, и возрастания средней длины пути диффундирующих молекул. Поскольку такая тpaктовка дана на чисто качественном уровне, то цель настоящей работы - получить количественное описание влияния сшивания полиэтилена на трaнcпорт газа в нем в рамках фpaктальной модели процессов газопереноса.
Основными уравнениями фpaктальной модели процессов газопереноса в полимерах для определения их базовых параметров являются:
, (1)
и
, (2)
где и - универсальные константы, равные 4´10-4 см3 газа/см3 полимера×см рт. ст. и 3,8´10-7 см2/с, соответственно, SМ и dM - площадь поперечного сечения и диаметр молекулы газа-диффузанта, соответственно, Df - размерность областей локализации избыточной энергии, (e/k) - силовая постоянная потенциала Леннарда-Джонса для взаимодействий газ-газ, fc - относительный свободный объем, dh - диаметр микрополости свободного объема, Dn - размерность, контролирующая процессы газопереноса, ds - спектральная размерность структуры.
Из уравнения (1) следует, что зависимость σ( ) в двойных логарифмических координатах должна быть линейной с наклоном, примерно равным Df / 2 (с поправкой на ln (e/k)). Такая зависимость для 4 газов (Не, N2, СН4 и С3Н8) в случае как необлученного, так и облученного ПЭНП, как и ожидалось, дала прямую линию с наклоном ~ 2,7, т.е., Df = 5,4.
Далее, из уравнения (2) следует, что зависимость D(1/dM) в двойных логарифмических координатах также должна дать прямую линию с наклоном, равным 2(Dn-ds)/ds.Это условие для указанных газов и двух типов ПЭНП выполняется и величина 2(Dn-ds)/ds=6,2. Как известно, в качестве Dn могут выступать либо фpaктальная (хаусдорфова) размерность структуры df, либо Df. Поскольку df < 3, то из вышеприведенных данных следует, что Dn=Df » 5,4 для обоих типов ПЭНП - и необлученного, и облученного. Также отметим, что соответствие показателей в уравнениях (1) и (2) возможно только при ds=1,33. Как известно, диффузия газов в полимерах реализуется на молекулярном уровне и в качестве ds принимается спектральная размерность макромолекулы, которая равна 1,0 для линейной цепи и 1,33 - для сильно разветвленных (сшитых) макромолекул. В данном контексте это означает, что для разветвленного ПЭНП (как исходного, так и сшитого) диффузия газов соответствует случаю сильно разветвленных макромолекул. Это предполагает, что сшивка ПЭНП не приводит к изменению размерностей Df и ds.
Ранее было показано, что величина s изменяется пропорционально изменению содержания аморфной фазы в полиэтиленах. Сравнение экспериментальных величин s для необлученного и облученного ПЭНП (табл. 1) показало, что приращение s для облученного полимера одинаково для всех газов и составляет ~ 40 %. Поскольку в уравнении (1) все параметры для обоих типов ПЭНП одинаковы, то рассчитанная теоретически величина s для необлученного полиэтилена умножалась на 1,40, чтобы получить теоретическое значение растворимости для облученного ПЭНП (табл. 1).
Рассмотрим причины снижения экспериментальных величин D для облученного ПЭНП по сравнению с исходным (табл. 1). Снижение степени кристалличности К для облученного полимера означает рост содержания аморфной фазы и увеличение fc, который оценивается из уравнения:
, (3)
где для исходного ПЭНП К=0,48, для облученного - 0,35 и n - коэффициент Пуассона, который можно определить с помощью уравнения:
. (4)
Из уравнения (3) и (4) получим fc=0,035 для исходного ПЭНП и fc=0,048 - для облученного. Согласно кинетической концепции свободного объема увеличение fc приводит к снижению dh и оценки дали следующие значения: dh=5,08 Å для исходного ПЭНП и dh=4,35 Å - для облученного.
Результаты расчета D согласно уравнению (1) с указанными выше параметрами показали хорошее соответствие с экспериментом (табл. 1, среднее расхождение составляет ~ 15 %). Оценка коэффициента газопроницаемости Р(Р=sD) также согласуется с экспериментальными данными (табл. 1). Таким образом, снижение коэффициента диффузии для облученного ПЭНП обусловлено изменением параметров его свободного объема по сравнению с исходным полимером.
Таблица 1. Сравнение экспериментальных и теоретических параметров процесса газопереноса для необлученного и облученного ПЭНП|
Газ |
Пленки из полиэтилена |
D´107, см2/с |
s´103, см3/см3× см рт. ст. |
Р´108, см3×см/см2×с×см рт. ст. |
D´107, см2/с |
s´103, см3/см3× см рт. ст. |
Р´108, см3×см/см2×с×см рт. ст. |
|
Эксперимент |
Расчет |
||||||
|
Не |
Необлученная |
77 |
0,056 |
4,3 |
81 |
0,053 |
4,3 |
|
Не |
Облученная |
54 |
0,081 |
4,4 |
40 |
0,069 |
2,8 |
|
N2 |
Необлученная |
2,9 |
0,26 |
0,78 |
2,4 |
0,74 |
1,8 |
|
N2 |
Облученная |
1,9 |
0,35 |
0,70 |
1,14 |
0,96 |
1,1 |
|
СН4 |
Необлученная |
1,8 |
1,50 |
2,80 |
2,0 |
1,83 |
3,7 |
|
СН4 |
Облученная |
0,95 |
2,10 |
1,90 |
0,98 |
2,39 |
2,4 |
|
С3Н8 |
Необлученная |
0,26 |
25 |
6,90 |
0,30 |
19,6 |
5,9 |
|
С3Н8 |
Облученная |
0,12 |
34 |
3,90 |
0,14 |
25,5 |
3,6 |
Статья в формате PDF
90 KB...
18 10 2026 17:24:10
Эффективность фотопреобразования света в электрический ток ограничено рекомбинационными, тепловыми и другими потерями энергии в структурах солнечных элементов (СЭ). Уравнения, описывающие потери, уточнены с учетом рассредоточения омических потерь в лицевом слое (ЛС). Впервые проведена оценка тепловых потерь, обусловленных эффектом Пельтье, в контактах электрической цепи СЭ.
...
16 10 2026 23:23:32
Статья в формате PDF
379 KB...
15 10 2026 12:15:26
В основе современной научной теории патологии должны лежать фундаментальные философские принципы бытия материи, из которых выводятся и обосновываются ее основные положения. В данной работе проведен анализ принципа подобия как частного выражения философского принципа субстанциального единства мира. Делается вывод, что один общий биологический процесс лежит в основе как нормальных, так и патологических явлений: приспособление есть сущность болезни.
...
13 10 2026 21:25:22
Статья в формате PDF
291 KB...
12 10 2026 22:54:59
В работе предложена математическая модель энергетического метаболизма. Согласно авторской метаболической реконструкции патобиохимии сердца, в модели предполагается, что в основе кардиосклероза (возникновения нерабочих участков в миокарде, усиливающих сердечную недостаточность) лежит аутовоспалительный процесс на базе медленного (недели, годы) «неправильного» взаимодействия депо углеводов и жиров. Модель позволяет сформулировать предсказание, что при определенных медленных сценариях тренировки сердца и защите его от свободных радикалов при стрессе цитопротекторами и пептидотерапией могут возникать снижение хаоса и условия прекондиционирования, тесно связанные с условиями для обновления клеток в сердце на базе стволовых клеток и камбия. Клинические исследования проф. А.Э. Горбунова; проф. А.Н. Флейшмана, д.п.н. Греца Г.Н. подтверждают модельную гипотезу.
...
11 10 2026 17:20:42
Обсуждаются возможности использования микроскопических почвенных водорослей при оценке качества окружающей среды. Показано, что в качестве критериев при прогнозировании антропогенной нагрузки на наземные экосистемы можно использовать изменение видового состава и численности почвенных водорослей.
...
10 10 2026 20:18:13
Статья в формате PDF
113 KB...
09 10 2026 11:11:51
Статья в формате PDF
466 KB...
08 10 2026 6:55:40
Статья в формате PDF
141 KB...
06 10 2026 22:36:33
Статья в формате PDF
117 KB...
05 10 2026 22:46:47
Статья в формате PDF
103 KB...
04 10 2026 12:22:59
Статья в формате PDF
257 KB...
02 10 2026 9:16:53
Статья в формате PDF
105 KB...
30 09 2026 2:20:22
Статья в формате PDF
117 KB...
29 09 2026 13:16:40
При оценке экономической эффективности культивирования сортов яблони в разных экологических условиях Северного Кавказа важными показателями являются продуктивность и качество продукции. Значительный интерес в этом отношении представляют сорта селекции Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного садоводства: Фестиваль гор, Долинское, Златогор, Лескенское и другие, которые являются аборигенными и конкурентоспособными с культивируемыми в регионе интродуцированными зарубежными и отечественными сортами яблони.
...
28 09 2026 21:36:13
Статья в формате PDF
105 KB...
27 09 2026 6:45:56
Статья в формате PDF
119 KB...
26 09 2026 11:26:53
Статья в формате PDF
136 KB...
25 09 2026 17:29:54
Статья в формате PDF
144 KB...
24 09 2026 18:45:21
Статья в формате PDF
407 KB...
23 09 2026 15:28:57
Статья в формате PDF
96 KB...
22 09 2026 5:17:43
На биопсийном материале матки семнадцати первородящих женщин в возрасте от 20 до 38 лет с нормальной или аномальной родовой деятельностью проводили количественное светооптическое изучение строения миометрия. Оценили тканевой состав, клеточный состав и число гладкомышечных клеток в поле зрения микроскопа. Показали, что основными компонентами миометрия являются гладкомышечные волокна, элементы соединительной ткани и микрососудистого русла. Гладкомышечные клетки демонстрировали разное сродство к толуидиновому синему, и на основании этого они были условно поделены на светлые, темные и промежуточные клетки. Выявлены межгрупповые вариации всех оцененных количественных параметров.
...
20 09 2026 7:17:10
Статья в формате PDF
111 KB...
19 09 2026 20:14:33
риведены геологические, геохимические и петрологические данные по шошонитовым гранитоидам Тигирекского массива Алтая. В составе массива выделены 5 фаз: 1 – габбро; 2 – диориты, монцодиориты; 3 − сиениты, гранодиориты, граносиениты; 4 – граниты, умеренно-щелочные граниты; 5 – лейкограниты, умеренно-щелочные лейкограниты с флюоритом. Породные типы массива отнесены к нормальной известково-щелочной и высококалиевой шошонитовой сериям. Сиениты и монцодиориты тяготеют по составу к банакитам. В процессе становления массива проихсодила диффреренциация глубинного очага с фpaкционированием редкоземельных элементов, что отразилось на соотношении в породах элементов групп LILE и HFSE со значительной деплетированностью последних. В породах происходила смена типа тетрадного фpaкционрования редкоземельных элементов, что связано с различной насыщенностью расплавов флюидами и летучимим компонентами. С массивом связаны месторождения и проявления железа, вольфрамаа, молибдена, бериллия, аквамарина, горного хрусталя и раухтопаза.
...
18 09 2026 3:13:38
Статья в формате PDF
122 KB...
17 09 2026 14:41:45
Статья в формате PDF
122 KB...
16 09 2026 17:50:26
Статья в формате PDF
253 KB...
15 09 2026 1:24:50
Статья в формате PDF
106 KB...
13 09 2026 13:17:48
Статья в формате PDF
590 KB...
12 09 2026 22:45:56
В статье рассматривается взаимодействие тел при различных скоростях и делается вывод о несправедливости постулата о постоянстве скорости света относительно любой системы отсчета. Дается также понятное с точки зрения классической механики объяснение зависимости длины и времени от скорости.
...
11 09 2026 19:58:10
Статья в формате PDF
109 KB...
10 09 2026 9:21:34
Статья в формате PDF
129 KB...
09 09 2026 3:48:55
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
