ПЕРЕХОД ДИСПЕРГИРОВАНИЯ И НЕЭРГОДИЧНОСТЬ СИСТЕМЫ НЕУПОРЯДОЧЕННАЯ НАНОПОРИСТАЯ СРЕДА - НЕСМАЧИВАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ
Борман В.Д., Белогорлов А.А., Быркин В.А., Тронин В.Н., Троян В.И.

Поступила в редакцию: 28 Мая 2013

DJVU (383.3K)

PDF (664.5K)

Описаны эксперименты, в которых наблюдается невытекание несмачивающей жидкости из неупорядоченной нанопористой среды. Показано, что невытекание критическим образом зависит от степени заполнения пористой среды и температуры. Предложен физический механизм, в рамках которого наблюдаемый переход системы нанокластеров жидкости в конфайнменте в метастабильное состояние в узком интервале степеней заполнения и температур является результатом возникновения потенциального барьера за счет флуктуаций коллективного «многочастичного» взаимодействия нанокластеров жидкости в соседних порах различного размера на оболочке фрактального перколяционного кластера из заполненных пор. Энергия метастабильного состояния образует потенциальный рельеф в пространстве пористой среды с многочисленными максимумами и минимумами. Объем диспергированной жидкости в метастабильном состоянии вычислен в рамках аналитической теории перколяции для основного состояния с бесконечным перколяционным кластером. Вычислена функция распределения пор по времени вытекания и получен степенной закон уменьшения с течением времени объема несмачивающей жидкости, оставшейся в пористой среде. Релаксация в исследованной системе представляет собой многоступенчатый процесс с прерывистым равновесием и преодолением множества локальных максимумов потенциального рельефа. Образование метастабильного состояния невытекшей несмачивающей жидкости есть результат проявления свойства неэргодичности неупорядоченной пористой среды. Модель позволяет описать наблюдаемые зависимости объема диспергированной жидкости от степени заполнения и температуры.