Диссертация (1144795), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Нужно отметить, что данная степенная зависимость не наблюдалась вкаплях, содержащих только САЧ. В растворах чистого САЧ, геометрия осадка с увеличением концентрации изменялась слабо.Накопление растворенных веществ в краевой зоне фации приводит кизменению её прозрачности и коэффициента оптического преломления вещества, что может усиливать выраженность валиковой структуры у кромкикапли. Дальнейшая эволюция зоны, изменение её цвета и яркости связаныуже с качественными преобразованиями испаряющейся капли.198Проведенные исследования по клиновидной дегидратации солевых растворов показали, что:− при дегидратации растворов солей формируются многочисленныецентры кристаллизации;− в процессе клиновидной дегидратации растворов солей формируютсязамкнутые струйные течения (глобальные и локальные) имеющие различнуюформу и векторную направленность, которые обеспечивают доставку ионов(солей) к центрам кристаллизации;− общая картина фации, а также структура сформированных в ней кристаллов простых соединений при стандартной скорости дегидратации определяются исходной концентрацией соли в растворе.Таким образом, анализ процесса клиновидной дегидратации солевыхрастворов показывает, что NaCl активно участвует в формировании распределительных потоков, а значит и влияет на структуру фаций в БЖ и другихсложных растворов.
Кроме того, общая картина фаций МЖ позволяет оперативно идентифицировать степень сложности исходного раствора, устанавливать уровень концентрации растворённых веществ, а также анализироватьмеханизмы формирования кристаллов при дегидратации растворов.Анализ результатов, полученных в данной главе, свидетельствует отом, что в процессе клиновидной дегидратации и образования фации в каплепротекает каскад взаимообусловленных физических и, возможно, биохимических процессов.
Под действием формирующихся градиентов концентрациии температуры в образце формируется семейство адвективных и конвективных течений. Они включают течения индуцированные: градиентами температуры (многокомпонентная конвекция), концентрации (течения, индуцированные диффузией), поверхностным натяжением (конвекция Марангони).Все перечисленные типы конвекции формируют периодические пространственные структуры, состоящие из относительно крупномасштабных ячеек(прослоек) с резкими границами. При этом проходят процессы сегрегации199компонент, которые изменяют физические параметры сред и формируютструктуру фации.Образование сложных полей концентраций всех веществ, находящихсяв растворе и выпадающих в твердой фазе (осадок, кристаллы, гель), идет собразованием областей больших градиентов концентраций, которые формируют молекулярные диффузионные потоки веществ от края к центру и растворителя (воды) от центра к периферии, а также конвективные концентрационные и диффузионные течения.Из геометрии данных процессов следует, что в испаряющейся каплерадиуса Rd формируются большие градиенты различных веществ.
Они совместно с диффузией порождают течения в клиновидных сегментах, образованных наклонной свободной поверхностью и внешней кольцевой границейкапли, расположенной на плоской подложке. Такие течения в виде узкихструй могут иметь как центробежную, так и центростремительную направленность.При достижении состояния перенасыщения в неоднородном образценачинаются фазовые переходы (выпадение осадка, отвердевание геля, кристаллизация солей). При высыхании капли происходит каскад физикохимических процессов, часть из которых чувствительна к концентрации веществ маточного раствора, а часть – не чувствительна.Геометрия и интенсивность течений в высыхающей капле формирует вней перераспределение веществ, зональная и локальная концентрация которых формирует структуру, которая определяется составом испытуемой среды, формой и размером исходного образца, и условиями высыхания для открытой капли.
Картины течений характеризуются формированием областейбольших градиентов. В процессе дегидратации капли растворов градиентныетечения распределяют органические и минеральные вещества по зонам фации, в соответствии с их физико-химическими параметрами. Области перенасыщения данных веществ формируются преимущественно на границахструктурных элементов течений.200Анализ формирования структур фации в бинарных растворах (альбумин-соль) показал, что кристаллизация и образование осадка одних компонент идет на фоне структур, сформировавшихся в полях градиентов другихкомпонент. На краю капли нарастает концентрация органических (или минеральных веществ), которые выпадают в осадок, образуя группы кристаллов,аморфно-кристаллические конгломераты, порошок. В зависимости от видасоли и величины молекулярного сродства между белком и солью, картинараспределения твердой фазы может иметь различный характер.
Вещества типа поваренной соли начинают кристаллизоваться на затравочных структурах,порождая отдельные точечные группы кристаллов. Растущиекристаллыобедняют раствор солевыми компонентами и обогащают компонентами, которые не захватываются в гель или кристалл. Такой процесс обостряет неоднородности концентрации в радиальном и круговом направлениях. Кристаллизующиеся вещества переходят из раствора в твердую фазу и формируюттрадиционные кристаллические и аморфно-кристаллические формы, в видеполи- или монокристаллов, дендритных или планарных структур.Фации растворов, содержащих белковые компоненты, растрескиваютсяв результате свёртывания дегидратированных молекул белка, что создаёт соответствующие напряжения в матрице фации, которые приводят к её разрывам.Полученные данные во многом способствуют выбору оптимальных параметров (объёмных, температурных, концентрационных и др.) при постановке метода клиновидной дегидратации и пониманию процессов структурирования БЖ и формирования специфических маркерных образований приклинической диагностике различных патологических состояний.2014.2.
Упорядоченные кольцевые структуры в испаряющейсякапле белково-солевых модельных жидкостейХарактерные пространственные масштабы структуры фации [2; 4]могут служить признаками процессов, являющихся доминантными показателями либо в данной области капли, или на определенной стадии ее эволюции. В то же время сами характерные масштабы могут оказаться чувствительными даже к небольшим изменениям примесей, участвующих впроцессах осаждения.Формирование периодических структур нами было исследовано набазе МЖ, включающих два основных компонента БЖ: растворимый белоки поваренную соль.Эксперименты проводились с яичным белком (далее – белок), в который добавлялся раствор поваренной соли с концентрациями (C, %: 0.1, 1,2, 4, 7, 10, 13). Долевой состав белково-солевых МЖ, соответствующийуказанным концентрациям, приведен в Таблице 4.1.Экспериментальная методика включала приготовление МЖ, содержащих солевую добавку различной концентрации, отбор проб и нанесениеих на стеклянную подложку, видеосъемку капли в процессе ее испарениядо состояния полной дегидратации.
Далее проводился анализ видеозаписей, по каждой концентрации выделялись кадры, соответствующие одинаковой стадии формирования кольцевой системы.Таблица 4.1 ‒ Состав модельных жидкостейДоли компонент белково-солевого МЖводасольбелок0.40.199.53196629212385185772377028864202На Рисунке 4.21 показана капля раствора яичного белка через 10 минпосле помещения на предметное стекло. К этому моменту имеется две системы взаимно ортогональных структурных элементов – радиальных трещин и кольцевых полос, находящихся, соответственно, в заключительнойи промежуточной стадиях формирования. Структура колец простираетсядо центрального однородного пятна, радиус которого составляет 30%среднего радиуса капли. По мере продвижения к центру капли ширина колец λ меняется несколько раз, как в сторону уменьшения, так и увеличенияширины колец.0.040.080.12ξ0.16см0.050.150.25смРисунок 4.21 ‒ Кольцевые структуры при высыхании капли раствора яичного белка через 10 мин после начала испарения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
