Анотація до роботи:

Старченко В. Ю. Вплив міжчастинкових взаємодій на процеси агрегації, структуру та перколяційні властивості композиційних колоїдних систем. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.24 – фізика колоїдних систем. – Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф. Д. Овчаренка НАН України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена вивченню процесів формування осадів з частинок з різним типом взаємодії, структури і перколяційних властивостей бідисперсного осаду та композиційних осадових структур і процесів агрегації у колоїдних дисперсіях.

Визначено процеси анігіляції дефектів у структурі осадів, які було сформовано з урахуванням міжчастинкових гетеровзаємодій. Виявлено, що закони, якими описуються процеси анігіляції дефектів і зміна густини осаду, є подібними і пов’язаними між собою скейлінговими коефіцієнтами, які є обернено пропорційними. Показано екстремальну поведінку залежності густини бідисперсного осаду від вмісту великих і маленьких частинок. Проаналізовані перколяційні властивості композиційних осадів та тенденція частинок до сегрегації за розмірами при формуванні осаду. На основі гравіметричного і кондуктометричного аналізу кінетики седиментації, формування осаду та реструктуризації вивчено вплив неіоногенної поверхнево активної речовини та значення рН на формування композиційних осадів на основі графіту і каолініту.

Для модифікованих моделей повільної коагуляції колоїдних частинок з врахуванням міжчастинкових взаємодій згідно теорії ДЛФО виявлено значний вплив радіусу взаємодіючих частинок на фактор стабільності Фукса, що приводить до зменшення швидкості коагуляції частинок. Під час формування частинок комплексів поліелектролітів виявлено і дано пояснення залежності розмірів частинок комплексів поліелектролітів від значення концентрації хлориду натрію у розчині.

1. Густина осадів, отриманих для комбінованої (2+1) моделі екстремальним чином залежить від параметрів, які регулюють внесок різних типів міжчастинкових взаємодій (притягання, відштовхування і наявності виключеного об’єму). Це зумовлено присутністю рівноваги між процесами виникнення і самознищення дефектів в структурі осадів. При зростанні товщини осадів спостерігається подібна критична поведінка їх густини і концентрації дефектів з взаємопов’язаними скейлінговими коефіцієнтами.

2. Для (1+1) моделі осадження частинок різного радіусу спостерігається сегрегація і перколяційна зв’язність однотипних частинок, яка є більш підсиленою для частинок меншого розміру. При відносно великому відношенні радіусів частинок (>3) така самоорганізація може призводити до екстремального самоущільнення системи, що не пов’язано з ефектом пакуванням маленьких частинок у порах між великими.

3. Кондуктометричні і гравіметричні експериментальні дослідження седиментаційної поведінки композиційних суспензій графіту і каолініту виявили наявність процесів утворення гетероагрегатів, їх швидкої седиментації, виникнення нещільних осадів та їх подальшої реструктуризації. Підвищення концентрації НПАР і pH сприяє компактизації структури осадів і збільшенню часу реструктуризації.

4. Виконані комп’ютерні розрахунки для узагальненої моделі повільної коагуляції з ядром, що враховує динамічні зміни радіусів агрегуючих частинок і фактора стабільності Фукса, демонструють наявність значного уповільнення швидкості агрегації у порівнянні з передбаченнями класичної моделі Смолуховського-Фукса. Врахування даного фактору електростатичної стабілізації призводить до зменшення ширини функції розподілу та середнього розміру вторинних частинок.

5. Експериментальні дослідження для модельних дисперсій комплексів поліелектролітів (ПЕК) демонструють наявність екстремальної поведінки радіусу вторинних частинок r_m від радіусу Дебая з мінімумом поблизу значення =_min»3-5 нм. Така поведінка r_m() контролюється при <_min ефектами електростатичної стабілізації, а при >_min ефектами конформаційної структури поліелектролітів.

Публікації автора:

1. Bulavin L. A. Interparticle interaction and structure of deposits for competitive model in (2+1)-dimensions. / L. A. Bulavin, N. I. Lebovka, V. Yu. Starchenko, N. V.Vygornitskii // Physica A. – 2003, 328. – Р. 505-512;

2. Старченко В. Ю. Кондуктометрические и гравиметрические исследования кинетики осаждения графита из водных дисперсий / Старченко В. Ю., Булавин Л. А., Бойко Ю. П., Морару В. Н., Лебовка Н. И. // Коллоидный журнал. – 2005. – Т. 67, №6., Р. 829-834;

3. Старченко В. Ю. Моделирование структуры бидисперсных двумерных осадков, полученных методом вертикального осаждения / Старченко В. Ю., Лебовка Н. И. // Збірка наукових праць „Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології”. – 2005. – Т. 3, вип. 4, С.1103-1109;

4. Starchenko V. Yu. Gravimetric and electric conductivity studies of settling in binary graphite and kaolin suspensions / V. Yu. Starchenko, L. A. Bulavin, Yu. P. Boyko, V. N. Moraru, N. I. Lebovka // J. Mol. Liquids. – 2006. – 127. – Р. 132-133;

5. Starchenko V. Growth of Polyelectrolyte Complex Nanoparticles: Computer Simulations and Experiments / V. Starchenko, M. Mller and N. Lebovka // J. Phys. Chem. C. – 2008. – 112. – Р. 8863-8869;

6. Influence of interparticle interactions on structure of deposits / L. A. Bulavin, N. I. Lebovka, V. Yu. Starchenko, N. V. Vygornitskii / Physics of liquid matter: Modern problems: 2^nd International Conferences. – September 12-15, 2003. – Kyiv, Ukraine. – Р. 68;

7. Gravimetric and elektric conductivity studies of settling and restructurising in sediments of graphite suspensions / V. Yu. Starchenko, Y. P. Boiko, V. N. Moraru, N. I. Lebovka // Physics of liquid matter: Modern problems: 3^nd International Conferences. – May 27-31, 2005. – Kyiv, Ukraine. – P. 94;

8. Regulation of nanoparticle size in polyelectrolyte complexes / V. Starchenko, M. Mller, N. Lebovka // Physics of liquid matter: Modern problems: 4^th International Conferences. – May 23-26, 2008. – Kyiv, Ukraine. – P. 127;

9. Моделирование упаковки в бидисперсных осадках наночастиц, полученных методом вертикального осаждения / В. Ю. Старченко, Н. И. Лебовка // Нанорозмірні системи: Електронна, атомна структура та властивості: Конференція НАНСИС-2004. – 12-14 жовтня, 2004. – Київ, Україна, C. 101;

10. Кондуктометрические и гравиметрические исследования образования осадков в водных дисперсиях графита / Бойко Ю. П., Старченко В. Ю., Морару В. Н., Лебовка Н. И. // Нанорозмірні системи: Електронна, атомна структура та властивості: Конференція НАНСИС-2004. – 12-14 жовтня, 2004. – Київ, Україна, C. 250;

11. Gravimetric and elektric conductivity studies of settling and deposit structure of graphite suspensions in presence of surfactant / Starchenko V. Yu., Bulavin L. A., Boiko Yu. P., Moraru V. N., Lebovka N. I. // Theoretical and experimental studies of interfacial phenomena and their technological applications: IX Polish-Ukrainian-Russian Workshop. – September 5-9, 2005. – Sandomierz, Wolka Milanowska, Poland. – Р. 269 - 272;

12. Growth of polyelectrolyte complex nanoparticles: experimental and simulation studies / Vitaliy Starchenko, Martin Mller, Nikolai Lebovka // 71^st Annual Meeting of the German Physical Society (DPG): Symposium Polyelectrolytes (SYPE) – March 26-30, 2007. – Regensburg, Germany. – Р. SYPE 2.6;

13. Regulation of polyelectrolyte complex nanoparticle growth processes: experimental and simulation study / Vitaliy Starchenko, Martin Mller, Nikolai Lebovka // ECIS 2007: 21^st Conference of the European Colloid and Interface Society. – September 10-14, 2007. – Geneva, Switzerland, Р. 308;

14. Regulation of growth of polyelectrolite complex nanoparticles: computer simulation and experiments / Starchenko Vitaliy, Mller Martin, Lebovka Nikolai // Нанорозмірні системи: будова-властивості-технології: Конференція НАНСИС-2007. – 21-23 листопада, 2007. – Київ, Україна. – С. 462;

15. Monomodal polyelectrolyte complex nanoparticles: Preparation and simulation / V. Starchenko, W. Ouyang, N. Lebovka and M. Mller // Makromolekulares Kolloquium in Freiburg. – February 28 - March 1^st 2008. – Freiburg, Germany. – Р. F23-F25;

16. Рост наночастиц в коллоидных дисперсіях полиелектролитных комплексов / Старченко В., Мюллер М., Лебовка Н. // Международная конференция наноструктурные системы: технологии – структура – свойства – применение: НСС-2008. – Октябрь 13-16, 2008. – Ужгород, Украина. – С. 20;