Золь-гель перехід у гідрогелях як фазовий перехід першого роду

Yu.F. Zabashta; V.I. Kovalchuk; O.S. Svechnikova; L.Yu. Vergun; L.A. Bulavin

doi:10.15407/ujpe69.6.409

Золь-гель перехід у гідрогелях як фазовий перехід першого роду

Автор(и)

Yu.F. Zabashta Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Physics https://orcid.org/0000-0003-2835-4057
V.I. Kovalchuk Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Physics https://orcid.org/0000-0002-8991-3417
O.S. Svechnikova Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Physics https://orcid.org/0000-0002-2337-6727
L.Yu. Vergun Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Physics https://orcid.org/0009-0005-6086-6548
L.A. Bulavin Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Physics https://orcid.org/0000-0002-8063-6441

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe69.6.409

Ключові слова:

золь-гель перехiд, гiдрогель, фазовий перехiд першого роду, перколяцiя

Анотація

Розглядаються особливостi термодинамiки золь-гель переходу. Встановлено, що золь-гель перехiд у гiдрогелях є фазовим переходом першого роду. Iз використанням класичної теорiї фазових перетворень проаналiзовано кiнетику золь-гель переходу в рiзних режимах. Показано, що за певних умов золь-гель перехiд може набувати рис перколяцiйного переходу.

Посилання

Handbook of Biopolymers. Edited by T. Sabu, A.R. Ajitha, J.C. Cintil, T. Bejoy (Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2023) [ISBN: 978-9811907098].

H. Kal'asz, M. B'athori, K.L. Valk'o. Basis and pharmaceutical applications of thin-layer chromatography. Handb. Anal. Sep. 8, 523 (2020).

https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64070-3.00010-2

D.W. Wei, H. Wei, A.C. Gauthier, J. Song, Y. Jin, H. Xiao. Superhydrophobic modification of cellulose and cotton textiles: Methodologies and applications. J. Bioresour. Bioprod. 5, 1 (2020).

https://doi.org/10.1016/j.jobab.2020.03.001

M. Lazarenko, A. Alekseev, Yu. Zabashta, S. Tkachev, V. Kovalchuk, D. Andrusenko, Yu. Grabovsky, L. Bulavin. Estimation of water content in cellulose materials. Cellul. Chem. Technol. 54, 199 (2020).

B. Lindman, G. Karlstr¨om, L. Stigsson. On the mechanism of dissolution of cellulose. J. Mol. Liq. 156, 76 (2010).

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2010.04.016

T. Heinze, O.A. El Seoud, A. Koschella. Cellulose Derivatives: Synthesis, Structure, and Properties (Springer Cham, 2018) [ISBN: 978-3319731674].

https://doi.org/10.1007/978-3-319-73168-1

K. Kamide. Cellulose and Cellulose Derivatives: Molecular Characterization and Its Applications (Elsevier Science, 2005) [ISBN: 978-0080454443].

S.M.F. Kabir, P.P. Sikdar, B. Haque, M.A.R. Bhuiyan, A. Ali, M.N. Islam. Cellulose-based hydrogel materials: chemistry, properties and their prospective applications. Prog. Biomater. 7, 153 (2018).

https://doi.org/10.1007/s40204-018-0095-0

M. Karg, A. Pich, T. Hellweg, T. Hoare, L.A. Lyon, J.J. Crassous, D. Suzuki, R.A. Gumerov, S. Schneider, I.I. Potemkin, W. Richtering. Nanogels and microgels: From model colloids to applications, recent developments, and future trends. Langmuir 35, 6231 (2019).

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b04304

E. Cal'o, V.V. Khutoryanskiy. Biomedical applications of hydrogels: A review of patents and commercial products. Eur. Polym. J. 65, 252 (2014).

https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.11.024

V.F. Korolovych, O.A. Grishina, O.A. Inozemtseva, A.V. Selifonov, D.N. Bratashov, S.G. Suchkov, L.A. Bulavin, O.E. Glukhova, G.B. Sukhorukov, D.A. Gorin. Impact of high-frequency ultrasound on nanocomposite microcapsules: In silico and in situ visualization. Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 2389 (2015).

https://doi.org/10.1039/C5CP05465F

P.-G. Gennes. Scaling Concepts in Polymer Physics (Cornell University Press, 1979) [ISBN: 978-0801412035].

S. Kirkpatrick. Percolation and Conduction. Rev. Mod. Phys. 45, 574 (1973).

https://doi.org/10.1103/RevModPhys.45.574

M. Tokita. Gelation mechanism and percolation. Food Hydrocoll. 3, 263 (1989).

https://doi.org/10.1016/S0268-005X(89)80038-4

D. Stauffer, A. Aharony. Introduction To Percolation Theory, 2nd edition (Taylor and Francis, 1992).

N.I. Lebovka, L.A. Bulavin, I.A. Melnyk, K.F. Repnin, V.I. Kovalchuk. Impact of aggregation on the percolation anisotropy on a square lattice in an elongated geometry. Ukr. J. Phys. 60, 910 (2015).

https://doi.org/10.15407/ujpe60.09.0910

N. Lebovka, L. Bulavin, V. Kovalchuk, I. Melnyk, K. Repnin. Two-step percolation in aggregating systems. Cond. Matter Phys. 20, 13602 (2017).

https://doi.org/10.5488/CMP.20.13602

N.I. Lebovka, Yu.Yu. Tarasevich, L.A. Bulavin, V.I. Kovalchuk, N.V. Vygornitskii. Sedimentation of a suspension of rods: Monte Carlo simulation of a continuous twodimensional problem. Phys. Rev. E 99, 052135 (2019).

https://doi.org/10.1103/PhysRevE.99.052135

J.M. Ziman. Models of Disorder: The Theoretical Physics of Homogeneously Disordered Systems (Cambridge University Press, 1979).

Yu.F. Zabashta, V.I. Kovalchuk, L.A. Bulavin. Kinetics of the first-order phase transition in a varying temperature field. Ukr. J. Phys. 66, 978 (2021).

https://doi.org/10.15407/ujpe66.11.978

J. Frenkel. Kinetic Theory of Liquids (Dover Publications, 1955).

Yu.F. Zabashta, V.I. Kovalchuk, O.S. Svechnikova, M.M. Lazarenko, O.M. Alekseev, A.V. Brytan, L.Yu. Vergun, L.A. Bulavin. Clusterization in solutions as a process of mesophase formation. J. Phys. Stud. 28, 1602 (2024).

https://doi.org/10.30970/jps.28.1602

B.H. Lavenda. Thermodynamics of Irreversible Processes (Dover Publications, 1993) [ISBN: 978-0486675763].

S.R. De Groot, P. Mazur. Non-Equilibrium Thermodynamics (Dover Publications, 2011) [ISBN: 978-0486647418].

J.M. Ziman. Principles of the Theory of Solids (Cambridge University Press, 1972) [ISBN: 978-0521297332].

https://doi.org/10.1017/CBO9781139644075

E.M. Lifshits, L.P. Pitaevskii. Physical Kinetics (Butterworth-Heinemann, 1981) [ISBN: 978-0750626354].

L.A. Bulavin, Yu.F. Zabashta. Local Maxwellian distribution in fluids. Ukr. J. Phys. 57, 1156 (2012).

L. D. Landau, E. M. Lifshitz, Statistical Physics: Course of Theoretical Physics, Vol. 5 (Butterworth-Heinemann, 1980).

Yu.F. Zabashta, V.I. Kovalchuk, O.S. Svechnikova, L.A. Bulavin. Determination of the surface tension coefficient of polymer gel. Ukr. J. Phys. 67, 365 (2022).

https://doi.org/10.15407/ujpe67.5.365

T. Okuzono, N. Aoki, T. Kajiya, M. Doi. Effects of gelation on the evaporation rate of polymer solutions. J. Phys. Soc. Jpn. 79, 094801 (2010).

https://doi.org/10.1143/JPSJ.79.094801

Downloads

Опубліковано

2024-07-25

Як цитувати

Zabashta, Y., Kovalchuk, V., Svechnikova, O., Vergun, L., & Bulavin, L. (2024). Золь-гель перехід у гідрогелях як фазовий перехід першого роду. Український фізичний журнал, 69(6), 409. https://doi.org/10.15407/ujpe69.6.409

Завантажити посилання

Номер

Том 69 № 6 (2024)

Розділ

Рідкі кристали та полімери

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.