Если в пересыщенный раствор внести кристалл-подложку другого вещества, то зародыши кристаллизации в некоторых системах появляются около граней внесённого кристалла, в других системах - около рёбер, а иногда - около вершин кристалла - подложки и имеют определённую ориентацию [30]. Это положение и эта ориентация являются, очевидно, энергетически наивыгоднейшими, и, следовательно, в других конфигурациях действуют механические силы и пары сил, стремящиеся перевести зародыш из иных положений и иных ориентаций в данное, наивыгоднейшее. Известно, что частички спекаемых порошков перед спеканием в ряде случаев поворачиваются, "выбирая" наивыгоднейшую конфигурацию, в которой скорость V спекания максимальна [118]. Скорость V наибольшая при одинаковой ориентации решёток частиц; с ростом угла разориентации скорость убывала до = 22о, а в дальнейшем снова нарастала и достигла почти максимальной величины при = 45о. Разориентация = 22о, видимо, наименее выгодна и соответствует максимуму полной энергии или минимуму энергии U взаимодействия частиц. В рамках традиционной молекулярной модели таким фактам нельзя дать последовательное объяснение, поэтому они часто остаются не замеченными теоретиками или же остаются на периферии их внимания. Повороты спекаемых порошинок обычно объясняются тем, что на разных гранях припекаемой порошинки действуют разные натяжения к периметру припекания [118]. Однако, когда периметр припекания образовался и спекание произошло, поворот уже невозможен. Такие факты получают последовательное объяснение, если допустить ориентирующие взаимодействия кристалликов на расстоянии, до контакта, до спекания или слипания; подобным образом взаимодействуют через пленку воды частицы коллоида. В нашей лаборатории В.И. Донцовым и И.Г. Подмогаевой были выполнены предварительные эксперименты, целью которых было измерение величины ориентационных взаимодействий между кристалликами. Монокристаллическая пластинка рутила TiO2 толщиною 1 мм и площадью 1 см2 располагалась на дне сосуда диаметром 10 см. Второй малый монокристаллик площадью 0,03 см2 плавал над первым на поверхности воды вследствие несмачивания. Расстояние между кристалликами, или толщину слоя воды, удобно регулировать, убавляя или прибавляя по каплям воду. Если коснуться поверхности воды смачивающей иглой, то мениск искажается, плавающий кристаллик испытывает толчок, смещающий и поворачивающий его; примерно через 10 с он снова принимает определённую ориентацию, которая отмечается. После этого кристаллик остаётся неподвижным, что связано, вероятно, с застудневанием воды в зазоре. Опыт многократно повторяется; в результате выявляются предпочтительные ориентации плавающего монокристаллика относительно неподвижного. Чаще всего монокристаллик "выбирает" такую же ориентацию, как и большой кристалл на дне, он напоминает в этом стрелку компаса. Предпочтительные ориентации обнаруживались при толщине слоя воды между кристаллами до100 мкм. Чтобы исключить влияние статического электричества, в воду в ряде случаев добавляли электролит. Если кристаллик за несколько секунд принимает заданную ориентацию, то ориентирующее движение имеет скорость порядка 1 мм/с. При толщине слоя воды 10-1 мм и вязкости 10-2 Пз для такого движения требуется усилие 10-1 дин/см2. Таким образом, между кристалликами даже на значительных расстояниях (0,1 мм) действуют довольно большие ориентирующие силы (0,1 дин/см2). Можно предполагать, что подобные дальнодействия поворачивают и крупинки порошка перед спеканием к наивыгоднейшей ориентации. В другом подобном эксперименте не выявились ориентирующие взаимодействия между монокристаллами кремнезёма. Желательны более систематические и тщательные измерения таких сил, которые пока не удалось выполнить. Отметим, что в ряде экспериментов Дерягина Б.В. и сотрудников при измерении вязкости в зазоре между кристаллом и накладкой поверх плёнки выявлялся неожиданно большой модуль сдвига жидкости в плёнке порядка 106 дин/см2. Этот модуль G оказывался почти одинаковым для весьма различных жидкостей, несмотря на то, что их различие по вязкости достигало 8 порядков величины [176]. Если прочность воды, выявляемая при застудневании (глава 3), согласуется с данными Б.В.Дерягина и сотрудников для плёнок, то по модулю сдвига наблюдается очень большое расхождение на те же 8 порядков величины. Если у обычных студней прочность и модуль G имеют один порядок величины, то в данных [176] модуль оказывается на 8 порядков больше прочности, что соответствует неестественно малой предельной деформации 10-6 %. Все эти странности естественно объясняются, если предположить, что измеряемые в [176] значительные силы являются не модулем сдвига жидкости в плёнке, а силами межкристаллитного взаимодействия между кристаллом-подложкой и накладкой поверх плёнки, подобные нашим ориентирующим взаимодействиям. Они сохранятся, очевидно, если вообще убрать плёнку. Как показывает опыт, тщательный обзор литературы может намного увеличить примеры таких взаимодействий. Но уже приведенная совокупность собранных данных достаточно ясно указывает на существование ориентирующих, поворачивающих взаимодействий между кристалликами на микронных расстояниях; такие взаимодействия способствуют объединению частиц в нити, "полимерные цепи", "решетки", слоистые структуры.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ОРИЕНТИРУЮЩИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КРИСТАЛЛОВ» з дисципліни «Про кризу кінетичної теорії рідини і затвердіння»
