Концентрационный фактор и контактные взаимодействия в разбавленных, высококонцентрированных структурированных и грубодисперсных системах

18.06.2015

Концентрационный фактор — один из важных факторов, определяющих основные свойства систем. Особенность концентрационной зависимости свойств дисперсных систем, т. е. зависимость свойств от концентрации дисперсной фазы в жидкой или газовой дисперсионной среде состоит в том, что при определенных для каждой системы специфичных значениях концентрации плавное изменение их свойств меняется качественно и ход концентрационной зависимости этих свойств при превышении критической концентрации и по мере ее Дальнейшего увеличения резко изменяется в результате образования и упрочнения с ростом концентрации пространственных структур.
Развитие таких структур, пронизывающих весь объем, происходит в результате благоприятных броуновских соударений частиц, которые связаны Ван-дер-Ваальсовыми молекулярными силами в беспорядочную сплошную структурную сетку. В этих системах дисперсионная среда удерживается внутри структуры, а вся система в целом теряет легкоподвижность и со временем не расслаивается.
Если частицы анизометричны и имеют форму нитей (палочек), пластинок или цепочек, длина которых существенно превышает ширину и толщину, но абсолютное значение длины; частиц весьма мало, сцепление частиц будет происходить по углам, ребрам и другим неровностям, на участках наибольшей концентрации свободных молекулярных сил, где и происходит разрыв адсорбционно-сольватных оболочек дисперсионной среды.
В принципе, такие структуры могут возникнуть при весьма малых объемных концентрациях (менее 1% и даже при 0,1—0,01%), если из-за достаточно высокой дисперсности частичная концентрация системы довольно велика и особенно, если частицы анизометричны или их поверхность мозаична.
В основе образования этих структур лежит обычный коагуляционный механизм, но только места сосредоточения молекулярных сил должны быть распределены преимущественно по углам и ребрам частиц твердой фазы. В случае равномерного распределения свободного молекулярно-силового поля по поверхности или с увеличением объемного содержания дисперсной фазы образуется компактная коагуляционная высококонцентрированная система с соответствующим уровнем структурной вязкости и предельного напряжения сдвига.
Характерные для высококонцентрированных дисперсных систем сильно развитая межфазная поверхность S и высокая концентрация дисперсной фазы φ в жидкой или газовой дисперсионных средах приводят к тому, что в таких системах возникают пространственные структуры, свойства которых главным образом определяются поверхностными явлениями на межфазных границах. Структура образуется в них не только вследствие участия частиц в тепловом броуновском движении, но также в результате их расположения на достаточно близком расстоянии друг от друга (H<H дальней коагуляции). Такие структуры возникают самопроизвольно, поскольку в соответствии с принципом Гельмгольца их образование сопровождается уменьшением избыточной межфазной энергии Гиббса и соответствующим ростом энтропии системы, а процесс структурообразования завершается •формированием термодинамически устойчивых структур.
Для установления принципиальных особенностей высококонцентрированных коллоидно-дисперсных систем проведен сравнительный анализ аналогов и различий разбавленных коллоидов, высококонцентрированных структурированных и грубодисперсных систем. Этому не только способствует наличие общих физико-химических признаков у сравнимых систем, но и достаточно детальная разработанность (качественная и количественная) основных проблем коллоидной химии разбавленных коллоидов, особенно таких важнейших проблем, как проблема устойчивости коллоидов, учение о лиофильности и др.
Образование устойчивых пространственных структур в концентрированных системах подобно проявлению агрегативной неустойчивости разбавленных коллоидно-дисперсных систем. Ho если в разбавленных коллоидах при предельной лиофилизации поверхности дисперсных фаз агрегативная устойчивость достигается, то в концентрированных или высококонцентрированных структурированных системах такая лиофилизация поверхности дисперсных фаз может лишь существенно ослабить пространственную структурную сетку, но полностью она не может исключить возможность ее образования. Это объясняется, в частности, тем, что в разбавленных коллоидно-дисперсных системах, по существу, между состоянием агрегативной устойчивости и агрегативной неустойчивости нет четко выраженных промежуточных состояний (система или устойчива, или неустойчива), а в концентрированных системах такие состояния возможны и обнаруживаются при ослаблении связей в структурной сетке. Крайними в этом смысле состояниями, аналогичными этим двум состояниям, в концентрированных высокодисперсных системах могут быть, с одной стороны, состояние, соответствующее образованию и максимальному упрочнению пространственной структурной сетки (уровень вязкости практически неразрушенной структуры η0 и ее прочность Pm = Pmax), с другой стороны, состояние предельного разрушения структуры (уровень вязкости соответствует наименьшему значению вязкости предельно разрушенной структуры ηm и прочность Pm = 0).
Ho если устойчивость разбавленных коллоидно-дисперсных систем достигается лиофилизацией поверхности дисперсных фаз на фоне их участия в тепловом движении, то аналогичное ему состояние предельного разрушения структуры в концентрированных высокодисперсных системах может быть достигнуто лишь при подведении к системе механических воздействий, например создания в системе сдвигового деформирования со скоростью ε=dε/dτ=εm, достаточной для понижения эффективной вязкости η (P) до уровня наименьшей вязкости ηm.
Основные характеристики (агрегативная и кинетическая устойчивость) определяются достижением и поддержанием во времени концентрационной однородности (равновероятности) распределения дисперсных фаз в объеме дисперсионной среды. Ho если в разбавленных коллоидно-дисперсных системах эта концентрационная однородность распределения стабилизованных дисперсных фаз устанавливается самопроизвольно в результате их участия в тепловом броуновском движении, то в высококонцентрированных структурированных микрогетерогенных системах необходимое для достижения такой однородности активное перемещение частиц под действием броуновского движения, как отмечалось выше, исключается из-за их прочной фиксации в пространственной структурной сетке.
Если допустить, что размер частиц в концентрированных системах не выходит за пределы коллоидной дисперсности, т. е. дисперсные фазы (в отсутствие фиксации) способны активно участвовать в тепловом броуновском движении, то и в этом случае вероятность разрушения коагуляционной структуры достаточно мала. Следует полагать, что в высококонцентрированных дисперсиях частицы зафиксированы в структурной сетке преимущественно в положении ближнего энергетического минимума, поскольку с ростом концентрации и уменьшением размера частиц ближняя коагуляция становится все более вероятной.
Энергия взаимодействия частиц в этом случае составляет не менее 10—15 kT, что существенно превышает энергию теплового движения коллоидных частиц при нормальной температуре. Допустим, что частицы зафиксированы в положении дальнего энергетического минимума. В этом случае энергия связи имеет порядок нескольких kT.
Фиксация частиц в структурной сетке возможна, если число контактов частицы с соседними не менее 2—3. Следовательно, суммарная энергия связи частицы в структурной сетке составляет около 10 kT или более, что значительно превышает энергию движения при нормальной температуре (3/2 kT).
Энергия теплового движения может быть увеличена за счет повышения температуры дисперсной системы. Однако в дисперсных системах, в которых дисперсионной средой является вода, повышение температуры при нормальном давлении не может превышать 100°C. В дисперсиях с неполярной дисперсионной средой возможность повышения температуры также ограничена из-за опасности термодеструкции. К тому же повышение температуры от 20 до 100°C увеличивает энергию теплового движения всего в 1,3 раза, что явно недостаточно для эффективного разрушения структуры.
Если же высококонцентрированная дисперсная система включает частицы, размер которых превышает 10в-6÷10в-7 м, то возможность разрушения за счет броуновского движения связей, образованных такими частицами, исключается полностью, так как они не могут участвовать в тепловом движении.
Образование пространственной структурной сетки, ее резкое упрочнение по мере роста концентрации и дисперсности твердой фазы и невозможность эффективного разрушения связей за счет теплового движения становятся главными препятствиями на пути физико-химического управления структурно-механическими свойствами высококонцентрированных дисперсных систем и достижения их однородности.
Для устранения этих существенных препятствий необходимо создать с помощью внешних механических воздействий в структурированной дисперсной системе такое динамическое состояние, при котором все обратимые по прочности контакты между частицами дисперсных фаз будут разрушены и возникнет наибольшая текучесть при наименьшем уровне эффективной вязкости (наименьшей вязкости предельно разрушенной структуры).
В разбавленных коллоидно-дисперсных системах аналогичное состояние достигается при лиофилизации дисперсных фаз путем образования адсорбционных слоев при их модифицировании поверхностно-активными веществами.
Вместе с тем между процессами предельного разрушения коагуляционной структуры в концентрированных системах с помощью внешних воздействий и процессом самопроизвольного диспергирования (пептизации) агрегатов, в которых дисперсные фазы связаны слабыми коагуляционными контактами (Н = Н2), прослеживается известная аналогия.
Такие контакты в присутствии адсорбционно-активной среды настолько ослабляются, что самопроизвольно разрушаются под действием теплового движения. В результате образуются лиофильные термодинамически устойчивые двухфазные дисперсные системы либо в результате коллоидного растворения (пептизации), либо в результате выделения дисперсной фазы из пересыщенных растворов (например, кристаллизационное превращение в самих фазах или образование новых фаз в процессе технологической обработки).
В общем виде условие самопроизвольного диспергирования по П.А. Ребиндеру:

Концентрационный фактор и контактные взаимодействия в разбавленных, высококонцентрированных структурированных и грубодисперсных системах

Применительно к структурированным дисперсным системам условие разрушения по аналогии с приведенным выше соотношением можно представить следующим образом:
Концентрационный фактор и контактные взаимодействия в разбавленных, высококонцентрированных структурированных и грубодисперсных системах

Из приведенного соотношения следует, что в первом приближении разрушение контакта между частицами возможно, если сумма энергии теплового броуновского движения, кинетической энергии, сообщаемой частице внешним источником механических воздействий за вычетом Стоксова сопротивления перемещению частицы в дисперсионной среде, энергии сил отталкивания, возрастающей по мере уменьшения Н, превысит прирост межфазной поверхностной энергии при увеличении поверхности на величину AS, которая соответствует площади одного контакта между частицами. До тех пор, пока размер частиц δ<δс (при δс<10в-6—10в-7 м) и они способны участвовать в тепловом броуновском Движении, величина γ'kT может, быть соизмерима с кинетической энергией, сообщаемой частице механическими воздействиями. Причем соотношение γ'kT/(pδ3 v2/2) при неизменных параметрах внешних воздействий должно резко возрастать с уменьшением δ, так как при постоянной скорости движения частицы сообщаемая ей кинетическая энергия существенно падает с уменьшением размера частиц при неизменном значении энергии теплового движения (при T = сonst).
Однако в концентрированных и высококонцентрированных структурированных системах при условии фиксации частиц в положении ближнего энергетического минимума (Н≈Н1) энергия теплового движения недостаточна для преодоления энергетического барьера. Если же дисперсные системы содержат частицы размером δ≥10в-6 м, а они не могут участвовать в тепловом движении, то вклад энергии броуновского движения становится бесконечно малым по сравнению с возрастающим по мере роста δ вкладом энергии, сообщаемой частице внешними механическими воздействиями. И тогда определяющим фактором разрушения структуры является, сочетание суммарного значения кинетической энергии (с учетом Стоксова сопротивления движению частицы в дисперсионной среде) и энергии сил отталкивания, включающей вклад расклинивающего давления адсорбционных слоев, которая возрастает по мере уменьшения Н.
Дополнительным фактором разрушения структуры (или, наоборот, упрочнения) может быть воздействие ионизирующей радиации, магнитных, электрических полей, особенно в случае, если частицы дисперсной фазы реагируют на эти воздействия.
Таким образом, если в разбавленных коллоидно-дисперсных системах их основные свойства — агрегативная и седиментационная устойчивость — зависят от соотношения взаимодействия частиц дисперсной фазы и участия частиц в тепловом (броуновском) движении, то в высококонцентрированных дисперсных системах с твердыми фазами наряду с этими факторами преимущественное значение приобретают поверхностные силы сцепления между частицами, т. е. контактное их взаимодействие.
Физико-химические факторы, играющие решающую роль в управлении свойствами разбавленных коллоидно-дисперсных систем, при переходе к высококонцентрированным системам приобретают роль факторов, регулирующих энергетические параметры механических воздействий, т. е. уровень плотности механической энергии, необходимой для достижения и поддержания заданной степени разрушения структуры.
Иными словами, эти факторы выступают в роли регуляторов энергетики процессов образования и разрушения дисперсных структур при механических воздействиях на высококонцентрированные структурированные дисперсные системы. Объясняется это тем, что решающий вклад в структурно-механические характеристики высококонцентрированных структурированных дисперсных систем вносят контактные взаимодействия. Следовательно, в той степени, в какой совокупность физико-химических факторов изменяет силу сцепления в контактах между частицами и энергию связи между ними, а также влияет на диапазон (разброс) изменения силы сцепления и энергии связи, должна изменяться и энергия механических воздействий. Именно поэтому закономерности контактных взаимодействий и поверхностных явлений в структурированных дисперсиях должны изучаться на фоне механических воздействий.
Развивая сравнение концентрированных систем с разбавленными коллоидно-дисперсными, следует обратить внимание еще на одно существенно важное обстоятельство. Критерием достижения основного динамического состояния разбавленных коллоидно-дисперсных систем — агрегативной устойчивости — является соизмеримость энергии взаимодействия дисперсных фаз и энергии их теплового броуновского движения. Критерием аналогичного для концентрированных структурированных дисперсных, систем динамического состояния — предельного разрушения структуры — является соизмеримость энергии контактных взаимодействий и энергии подводимых к системе внешних механических воздействий, необходимых, для достижения состояния предельного разрушения структуры.
Создание динамического состояния предельного разрушения структуры является необходимым не только для изучения закономерностей взаимодействий в динамических условиях, но и для создания наибольшей легкоподвижности — максимальной текучести системы, т. е. для создания оптимальных условий управления структурно-механическими свойствами и структурообразованием в дисперсных системах при гетерогенных процессах.
Структурированные дисперсные системы являются статистическими системами, интегральные свойства которых определяются совокупностью контактных взаимодействий с характерным для них широким спектром распределения по уровню энергии связи. Поэтому в качестве критерия динамического состояния, соответствующего разрушению структуры в концентрированных и высококонцентрированных дисперсных системах (аналогично состоянию агрегативной устойчивости в разбавленных коллоидах), целесообразно принять энергию механических воздействий, необходимых для разрушения не одного контакта, а совокупности контактов между всеми дисперсными фазами в единице объема (или массы) дисперсной системы. Этому уровню энергии механических воздействий эквивалентна наименьшая вязкость предельно разрушенной структуры.
Таким образом, в рассмотренных нами системах изменение энергии связи или силы сцепления между частицами в результате изменения величины избыточной энергии Гиббса является важнейшей характеристикой их состояния.
Когда речь идет о разбавленных коллоидно-дисперсных системах, изменение энергии связи и силы сцепления между частицами — необходимое и достаточное условие управления их свойствами и прежде всего агрегативной и кинетической устойчивостью, проявляющихся на фоне теплового броуновского движения частиц дисперсных фаз в поле действия силы тяжести. Однако: при переходе к высококонцентрированным, структурированным дисперсным системам изменение силы сцепления в контактах с помощью физико-химических воздействий, применяемых в отдельности или в сочетании, — необходимое, но уже недостаточное условие для управления главными для таких систем структурно-механическими (реологическими) свойствами
В самом деле, основные параметры (вязкость, прочность, упругость, времена релаксации), характеризующие свойства таких систем, могут изменяться на много десятичных порядков только под действием механических факторов в результате изменения напряжения сдвига, скорости деформации, скорости изменения объема структуры.
Таким образом, роль механических воздействий для структурированных и высококонцентрированных систем не менее существенна, чем роль тепловых колебаний атомов и молекул дисперсионной среды в разбавленных коллоидах.
Поэтому при переходе от высококонцентрированных структурированных дисперсных систем с твердыми фазами к грубодиспереным системам прослеживается известная аналогия: свойства тех и других существенно зависят от интенсивности механических воздействий. Ho если в высококонцентрированных структурированных системах эти воздействия реализуются при разрушении Или образовании контактов между частицами, причем энергия связей в контактах соизмерима с кинетической энергией, сообщаемой частицам внешними механическими воздействиями, или превышает эту энергию, то в грубодисперсных системах роль молекулярных (Ван-дер-Ваальсовых) сил сцепления и энергии связи между частицами несущественна по сравнению с инерционными силами или кинетической энергией, Сообщаемой частицам внешними механическими воздействиями. В двухфазных сыпучих грубодисперсных системах возможно движение частиц только в том случае, если внешние силы превысят инерцию частиц в покое и силу трения между ними. Отсюда следует, что в более общем виде, чем это было сделано раньше, можно определить границу между высокодисперсными и грубодисперсными системами по их реакции на воздействие внешних сил.
Эту границу можно определить из условия, что воздействие на дисперсную систему внешних сил с ускорением, соизмеримым с ускорением свободного падения, начинает уравновешиваться молекулярными силами сцепления между ними. Вместе с тем эта граница перехода от грубодисперсных к высокодисперсным системам определяет резко возрастающую роль физикохимических факторов управления молекулярными силами сцепления между частицами дисперсных фаз наряду с механическими.
Разница между высокодисперсными и грубодисперсными системами состоит в том, что в условиях массообменных технологических процессов важнейшими факторами, определяющими поведение высокодисперсных - систем, являются поверхностные силы и контактные взаимодействия между частицами и прочность каждого контакта (энергия связи).
Для высокодисперсных систем по сравнению с грубо-дисперсными в реальных процессах, осуществляемых при относительно низких скоростях механических воздействий, масса частиц не имеет решающего значения. Таким образом, для высококонцентрированных структурированных дисперсных систем важнейший фактор, определяющий свойства дисперсных систем в условиях механических воздействий, это реакция на эти воздействия совокупности частиц, образующих структуру, т. е., с одной стороны, соотношение между произведением энергии связей и частиц (контактов) на их число в единице объема системы, и, с другой стороны — энергией механических воздействий, отнесенной к этому объему.
Поведение грубодисперсных систем как совокупности частиц достаточно крупных размеров в условиях механических воздействий на них определяется, главным образом, реакцией каждой частицы (каждого элемента дисперсной системы) на внешние воздействия, т. е. в конечном счете зависит от массы каждой отдельной частицы, геометрических характеристик и сообщаемого ей ускорения от внешних сил. Роль же сил сцепления между частицами незначительна. Количественный критерий, позволяющий разграничить высокодисперсные структурированные пищевые системы и грубодисперсные системы, который учитывает реакцию систем на воздействие внешних сил, впервые предложен в работе. Он определяется критическим размером частиц δс, начиная с которого (при уменьшении размера частиц) воздействие внешних сил на дисперсную систему начинает уравновешиваться молекулярными силами сцепления между ними.
Если высокодисперсные структурированные системы являются объектами физико-химической механики, поскольку учение о контактных взаимодействиях и структурообразовании дисперсных систем составляет ее основу, то грубодисперсные системы — это, по существу, объекты классической механики и ее раздела — динамики.
Сахар-песок, например, представляет собой грубодисперсную сыпучую двухфазную систему (Т—Г), реологические свойства которой определяются в основном величиной предельного напряжения сдвига и относительно низким модулем упругости. В то же время каждая частица сахара-песка представляет собой твердую кристаллическую структуру с высоким модулем упругости, соответствующей малой деформативностью, отсутствием пластичности, большой хрупкостью, необратимым характером разрушения. Поэтому в условиях механических воздействий поведение слоя сахара-песка определяется его плотностью, упругостью и Вязкостью, а свойства каждой частицы слоя — упругохрупкими характеристиками.
Продукт переработки сахара-песка — сахарная пудра представляет собой уже высокодисперсную структурированную пластичную систему (здесь пластичность характеризуется наличием предельного напряжения сдвига), в которой контактные взаимодействия и поверхностные силы начинают играть решающую роль и для которой наряду с прочностью и упругостью важное значение приобретает вязкость.
Подведем краткие итоги сравнительного рассмотрения основных свойств разбавленных коллоидов, малоконцентрированных и высококонцентрированных структурированных и грубодисперсных систем (табл. 3).
Концентрационный фактор и контактные взаимодействия в разбавленных, высококонцентрированных структурированных и грубодисперсных системах

Концентрационный фактор и контактные взаимодействия в разбавленных, высококонцентрированных структурированных и грубодисперсных системах

Концентрационный фактор и контактные взаимодействия в разбавленных, высококонцентрированных структурированных и грубодисперсных системах

Как следует из сравнительного рассмотрения основных видов дисперсных систем, отличающихся концентрацией и размером частиц дисперсной фазы, каждая из них характеризуется комплексом специфических свойств, что и определяет специфику управления этими свойствами.
С учетом изложенного, все виды дисперсных систем, отличающихся концентрацией и размером частиц дисперсной фазы, можно было бы разделить по диапазону изменения дисперсности на три основные группы: разбавленные коллоидно-дисперсные системы (δ≤10в-6—10в-9 м), высококонцентрированные дисперсные системы, содержащие частицы до 10в-4 м, и грубодисперсные системы (δ≥10в-4 м).
Такое разделение для ряда реальных полидисперсных систем условно потому, что концентрированные и высококонцентрированные структурированные системы могут содержать зафиксированные пространственной коагуляционной структурой дисперсные фазы как коллоидной дисперсности, так и такие, которые по размеру частиц могут быть отнесены к грубодисперсным.
Естественно, что разделение по концентрации особенно целесообразно для систем, являющихся объектами физико-химии дисперсных систем. В ряду сравниваемых систем по своим свойствам концентрированные и особенно высококонцентрированные структурированные системы занимают промежуточное положение между разбавленными и малоконцентрированными коллоидами, с одной стороны, и грубодисперсными, с другой. С разбавленными коллоидами Их объединяет высокая объемная концентрация избыточной поверхностной энергии Гиббса, поэтому определяющее значение приобретают поверхностные явления на межфазных границах и чувствительность к изменению химической природы поверхности. С грубодисперсными системами их связывает то общее, что в отличие от разбавленных коллоидов они весьма чувствительны к внешним механическим воздействиям и изменению их интенсивности, форме и условиям их подведения к системе.
После того как мы рассмотрели некоторые важные специфические особенности дисперсных систем, связанные с дисперсностью твердых фаз и их концентрацией в газовой или жидкой средах, рассмотрим специфику технологической переработки этих систем.
Критическое значение концентрации φс, существенно зависящее от дисперсности твердой фазы, т. е. от размера частиц δ, а значит и δс, вместе с тем определяет границу принципиально различных условий проведения технологических процессов. Если концентрация φ ниже критической φс2(φс≤φс2), то относительно малая прочность структуры в области φс1≤φ≤φс2 и соответственно низкое реологическое сопротивление — малая эффективная вязкость η(P) — позволяют осуществлять процессы как бы в разбавленных системах. Ясно, что относительная простота проведения процессов в так называемой разбавленной фазе объясняется легкостью разрушения молекулярных связей, поскольку их концентрация, как и число действующих контактов между частицами в единице объема системы, мала. Заманчивость реализации технологических процессов в разбавленной фазе очевидна. Ведь в этих условиях относительно легко управлять реологическими свойствами дисперсных систем, поскольку вязкость их мала, а необходимая для осуществления процесса текучесть, или легкоподвижность, достигается без особого труда. При переходе же в область φс≥φс2, т. е. в область, которая характеризуется резким упрочнением структуры при очень малом увеличении концентрации, реологические сопротивления приходится преодолевать мощными механическими воздействиями, интенсивность которых должна резко возрастать по мере роста φс. Причем для высокодисперсных систем, у которых φс≥φс2, как мы показали выше, абсолютное значение φс может составлять всего несколько объемных процентов. Поэтому попытка увеличить φс в области φс≥φс2 даже на доли процента может быть связана с необходимостью столь резкого увеличения мощности механических воздействий, что без создания специального энергоемкого оборудования не обойтись.
Здесь возникает известная аналогия с рассмотренными в работе примерами из области технологии дисперсных систем. В самом деле, часто создание гигантских установок есть следствие компенсации относительно низкой интенсивности процесса большим объемом рабочей камеры, что необходимо для достижения заданной производительности. Подобно этому трудности осуществления процесса деформации или уплотнения дисперсных систем в области φс≥φс2 компенсируются созданием огромных давлений при прессовании или изменении формы изделий (например, в процессе экструзии вязкопластичных пищевых дисперсий) в установках большой единичной мощности, а точнее, удельной мощности, относящейся к единице перерабатываемой дисперсной массы.
На первый взгляд может показаться, что проводимая нами аналогия неправомерна, ибо речь идет о сравнении между собой совершенно различных по методам проведения энергии гетерогенных технологических процессов. В действительности же возможность и даже необходимость такой аналогии вполне оправданы. Дело в том, что в основе технологических препятствий, преодолеваемых в первом случае путем создания гигантских по размеру установок, а во втором — путем подведения к дисперсной системе огромной механической энергии, например давления прессования или экструзии, лежат весьма близкие по сути физико-химические явления. Это в основном поверхностные явления на межфазных границах, которые в значительной степени определяют характер протекания гетерогенных химико-технологических процессов в дисперсных системах.
К числу важнейших основных факторов, определяющих особенности проведения таких процессов, прежде всего относятся контактные взаимодействия между частицами дисперсных фаз.
Выявление решающей роли контактных взаимодействий, образования и разрушения трехмерных структур в условиях технологических процессов (сопровождающихся вынужденной конвективной диффузией) в высоконаполненных твердой фазой структурированных системах позволяет сформулировать основной путь управления этими процессами: управление прочностью контактов между частицами изменением природы их поверхности, т. е. величины поверхностных сил сцепления в совокупности с механическими и иными воздействиями, обеспечивающими необходимое изменение объема и формы системы в достаточно широком регулируемом диапазоне.
Именно такой комплексный подход, основанный на совместном использовании физико-химических и механических воздействий на структурированные дисперсные системы, характерен для физико-химической механики дисперсных структур и твердых тел, развитой академиком П.А. Ребиндером и его школой.
При этом вид и число контактов в единице объема структуры, зависящие от объемной концентрации твердой фазы в дисперсионной среде и ее дисперсности, и определяют основные свойства дисперсных систем — их структурно-механические свойства.