Коллективные динамические явления в нанофлюидных системах нанопористой среды

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-13-00398

НазваниеКоллективные динамические явления в нанофлюидных системах нанопористой среды

Руководитель Белогорлов Антон Анатольевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева Российской академии наук , г Москва

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-405 - Наноструктуры и кластеры. Супрамолекулярная химия. Коллоидные системы.

Ключевые слова нанопористая среда, несмачивающая жидкость, кооперативные явления, двухфазное состояние, метастабильность, метаматериалы, релаксация, адсорбция, перколяция, деформация

Код ГРНТИ29.19.22

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Развитие известных технологий, в которых используется взаимодействие жидкости с нанопористыми средами и обнаруженные в последние годы новые динамические явления в этой области и их возможные применения, стимулируют фундаментальные исследования таких систем и определяют актуальность проблемы и научную значимость ее решения. Системы на основе несмачивающей жидкости и нанопористой среды могут использоваться в технологиях гигантского комбинационного рассеяния, метаматериалов, при разработках сенсоров, актюаторов для регистрации отклика на ускорение, давление, устройств преобразования механической энергии течения жидкости в электрическую энергию, в разработках приборов на основе МЭМС и НЭМС и различных устройств тепло-пожарозащиты, медицине, почвоведении, системах виброзащиты и в других перспективных технологиях. В частности подобные материалы, используемые в виде заполненных жидкостью гранул в слое покрытий могут служить также теплозащитой от внешнего нагревания. Выход жидкости при нагревании и энергозатратное испарение может предотвратить избыточный нагрев. В рамках проекта будет - экспериментально и теоретически изучены коллективные динамические явления медленного и быстрого заполнения - вытекания несмачивающей жидкости из нанопористой среды и построена последовательная статистическая теория этих явлений, позволяющая создать программы по разработке различных устройств; - определены условия реализации практически полезных свойств нового материала – нанофлюидной системы на основе нанопористой среды и несмачивающей жидкости; - выяснены причины отличия характера релаксации состояния несмачивающей жидкости в неупорядоченной нанопористой среде от релаксации свойств неупорядоченных систем (стекол); - исследован экспериментально и теоретически гистерезис перехода диспергирования несмачивающей жидкости в состояние смачивания и выяснены связи застойных зон и спектра локальных конфигураций с гистерезисом перехода диспергирования; -будет изучена экспериментально проблема характеризации нанопористой среды с учетом застойных зон, многочастичного взаимодействия кластеров жидкости в порах и эффектов аномального транспорта жидкости в нанопористых средах; -разработана модель пористой среды с различным распределением пор по размерам, учитывающая корреляционные эффекты во взаимном расположении пор и наличие перколяционного кластера; - исследованы экспериментально и теоретически кооперативные явления в системе нанопористая среда - несмачивающая жидкость, обусловленных коллективными свойствами среды; -проведено экспериментальное исследование процесса заполнения при быстром сжатии системы нанопористая среда - несмачивающая жидкость с малым давлением заполнения. -разработана термодинамическая теории деформации нанопористых сред в процессе заполнения-вытекания несмачивающей жидкости на основе концепции адсорбционного напряжения, создаваемого захваченной жидкостью на стенки пор. -изучены эффекты динамики, связанные с деформацией матрицы во время циклов заполнения-вытекания на уровнях отдельных поры, фрагментов сети пор и макроскопического образца с акцентом на гистерезис и оставшуюся долю жидкости в пористой среде.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Борман В.Д., Белогорлов А.А., Тронин В.Н. Intellectual properties of a granular nanoporous medium in a non-wetting liquid Journal of Physics: Conference Series, 1099, 012026 (год публикации - 2018)
10.1088/1742-6596/1099/1/012026

2. Борман В.Д., Белогорлов А.А., Тронин В.Н., Хабибуллин Р.Р. The law of a stretched exponential and the crossover of the behavior of a disordered nanoporous medium with a non-wetting liquid with its anomalously slow relaxation Journal of Physics: Conference Series, 1099, 012022 (год публикации - 2018)
10.1088/1742-6596/1099/1/012022

3. Быркин В.А., Борман В.Д., Белогорлов А.А., Бортникова С.А., Тронин И.В., Тронин В.Н. Local configurations in non-wetting liquid in disordered nanoporous media XVII International Scientific Conference and School of Young Scholars “Physical and Chemical Processes in Atomic Systems”. Technical Program and Abstracts, XVII International Scientific Conference and School of Young Scholars “Physical and Chemical Processes in Atomic Systems”. Technical Program and Abstracts. M.: NRNU MEPhI, 2019. – 106 p. (год публикации - 2019)

4. Быркин В.А., Герасева А.В. Simulation of the intrusion process and extrusion of non-wetting liquid from porous media in quasi-static mode XVII International Scientific Conference and School of Young Scholars “Physical and Chemical Processes in Atomic Systems”. Technical Program and Abstracts, XVII International Scientific Conference and School of Young Scholars “Physical and Chemical Processes in Atomic Systems”. Technical Program and Abstracts. M.: NRNU MEPhI, 2019. – 106 p. (год публикации - 2019)

5. Бортникова С.А., Белогорлов А.А., Борман В.Д. Local configurations of pores that course of non-wetting liquid non outflow XVII International Scientific Conference and School of Young Scholars “Physical and Chemical Processes in Atomic Systems”. Technical Program and Abstracts, XVII International Scientific Conference and School of Young Scholars “Physical and Chemical Processes in Atomic Systems”. Technical Program and Abstracts. M.: NRNU MEPhI, 2019. – 106 p. (год публикации - 2019)

6. Борман В.Д., Тронин В.Н., Белогорлов А.А. Formation and decay of an unstable state of a suspension of hydrophobic nanoporous particles under rapid compression Physical Review E (год публикации - 2019)

7. Быркин В.А., Герасева А.В. Simulation of the Intrusion Process and Extrusion of Non-Wetting Liquid From Porous Media in Quasi-Static Mode Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)

8. Быркин В.А., Борман В.Д., Белогорлов А.А., Бортникова С.А., Тронин И.В., Тронин В.Н. Hysteresis of Percolation Transition and Relaxation of Fast and Slow States of the System Nanoporous Medium - Non-Wetting Liquid Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)

9. Бортникова С.А., Белогорлов А.А., Борман В.Д. Local Configurations of Pores that Course Non-Wetting Liquid Non Outflow Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2020)

10. Белогорлов А.А., Горшкова Ю.Е., Копица Г.П., Куклин А.И., Львов Д.В., Мингалев П.Г., Тюлюсов А.Н. Исследование заполнения нанопористого мезоструктурированного материала МСМ-41-С1 несмачивающей жидкостью Сборник тезисов LIV Школы ПИЯФ по физике конденсированного состояния, с. 62 (год публикации - 2020)

11. Белогорлов А.А., Горшкова Ю.Е., Копица Г.П., Куклин А.И., Львов Д.В., Мингалев П.Г., Тюлюсов А.Н. APPLICATION OF THE SMALL-ANGLE NEUTRON SCATTERING METHOD TO STUDY DISPERSION OF NON-WETTING LIQUIDS IN NANOPOROUS MATERIALS. International Conference (Dubna, Oct. 12–16, 2020), р. 56-57 (год публикации - 2020)

12. Белогорлов А.А., Борман В.Д., Бортникова С.А., Быркин В.А., Тронин И.В., Тронин В.Н. Hysteresis of Percolation Transition and Relaxation of Fast and Slow States of the System Nanoporous Medium - Non-Wetting Liquid Journal of Physics: Conference Series, 1696, 012029 (год публикации - 2020)
10.1088/1742-6596/1696/1/012029

13. Бортникова С.А., Белогорлов А.А., Борман В.Д. Local Configurations of Pores that Course Non-Wetting Liquid Non Outflow Journal of Physics: Conference Series, 1696, 012027 (год публикации - 2020)
10.1088/1742-6596/1696/1/012027

14. Быркин В.А., Герасева А.В. Simulation of the Intrusion Process and Extrusion of Non-Wetting Liquid From Porous Media in Quasi-Static Mode Journal of Physics: Conference Series, 1696, 012028 (год публикации - 2020)
10.1088/1742-6596/1696/1/012028

15. Еремин Ю.С., Панчихин М.О., Грехов А.М. Влияние высоких давлений на транспорт жидкостей через мембраны с пористым слоем Мембраны и мембранные технологии (год публикации - 2021)

16. Белогорлов А.А., Хребтов Д.С., Бортникова С.А., Шимановский Н.Л. Зависимость кинетики высвобождения растворов химических соединений из гидрофобизированных наноструктурных соединений кремния от поверхностного натяжения жидкости ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ (год публикации - 2021)

17. Борман В.Д., Белогорлов А.А., Тронин В.Н. The Formation and Decay of an Unstable State of a Suspension of Hydrophobic Nanoporous Particles under Rapid Compression Nanomaterials, 11(1), 102 (год публикации - 2021)
10.3390/nano11010102

18. Белогорлов А.А., Борман В.Д., Хлистунов И.А., Тронин В.Н., Неймарк А.В. Suspensions of lyophobic nanoporous particles as smart materials for energy absorption Journal of Colloid and Interface Science, 600, 229-242 (год публикации - 2021)
10.1016/j.jcis.2021.04.132

19. Белогорлов А.А., Хребтов Д.С., Бортникова С.А., Шимановский Н.Л. Outflow Kinetics of Chemical Solutions from Hydrophobized Nanostructural Silicon Compounds: Effect of Surface Tension Pharmaceutical Chemistry Journal, 55, 194–196 (год публикации - 2021)
10.1007/s11094-021-02383-3

20. Борман В.Д., Белогорлов А.А., Тронин И.В. Fast Spontaneous Transport of a Non-wetting Fluid in a Disordered Nanoporous Medium Transport in Porous Media, 139, 21–44 (год публикации - 2021)
10.1007/s11242-021-01638-7

Публикации