4.5.5. Воздействие электрического и магнитного полей на структурообразование
Помещенные в электрическое поле частицы способны ориентироваться в результате поляризации двойного электрического слоя на их поверхности и образовывать линейные агрегаты. При этом в электрическом поле можно наблюдать уплотнение дисперсных систем, например, покрытий из лакокрасочных материалов. Способность к тиксотропному восстановлению разрушенной структуры в электрическом поле усиливается. Такие эффекты проявляются не только в постоянном, но и в переменном электрическом поле. Высокая интенсивность напряженности поля способна заменить структурирующее действие диспергирующим.
Рис. 2.46. Влияние напряженности электрического поля на прочность структуры дисперсий в метаноле при концентрации дисперсной фазы 0,1 %. |
На рис. 2.46 показаны результаты исследований И.Ф. Ефремова по влиянию напряженности электрического поля на критическое напряжение сдвига 10% (по объему) дисперсии полиакрилонитрила в метаноле. Наложение внешнего электрического поля вызывает поляризацию двойного ионного слоя (ДИС) и усиление прочности структуры в несколько раз. После снятия поля дисперсия самопроизвольно возвращается в исходное состояние, характеризуемое tk0. Это свидетельствует о том, что характер коагуляционной структуры, т.е. взаимодействие частиц через прослойку жидкости, не изменяется в электрическом поле. При более высокой напряженности электрического поля структура разрушается и частицы осаждаются на электродах. Такой процесс называют электрокоагуляцией. В результате электрокоагуляции из структурированных дисперсных систем формируются агрегаты частиц, взаимодействующих между собой в первом минимуме потенциальной энергии.
Напряженность поля, при которой структурирующий эффект переходит в коагулирующий, называют критической напряженностью. Она обычно снижается в присутствии поливалентных электролитов, оказывающих влияние на строение двойного ионного слоя.
Внешнее электрическое поле можно использовать для уплотнения осадков, формирования плотных лакокрасочных покрытий.
Если частицы дисперсной фазы обладают ферромагнитными свойствами, то при воздействии магнитного поля на такие дисперсии возможно как усиление, так и разрушение структуры в зависимости от интенсивности магнитного поля. Выключение магнитного поля возвращает дисперсные системы в первоначальное состояние. Ряд исследований показал, что магнитное воздействие на такие природные дисперсные системы, как глины и керамические массы, а также бетоны, позволяет регулировать их прочность.