Введение к работе
Применение лазерных методов внесло значительный вклад в исследование фазовых состояний прозрачных для лазерного излучения жидкостей. Важное значение здесь имеет возможность использования пысокоинтенсивного лазерного излучения, воздействующего на среду и приводящего к возникновению заметных эффектов. Такое воздействие особенно важно для создания и исследования метастабильных и лабильных термодинамических состояний жидкости, короткие времена жизни которых вызывают значительные экспериментальные трудности для наблюдения.
Актуальность темы. Любое вещество может находиться в одном из трех фазовых состояний: стабильном. метастабильном или лабильном (абсолютно неустойчивом) состоянии. Линия на фазовой диаграмме, разделяющая области стабильных и метастабильных состояний, называется бинодалыо. а граница между областями метастабильных и лабильных состояний - спинодалью. Область лабильности до сих пор остается экспериментально малоисследованной. Известно, что если вещество удается перевести в лабильное состояние. то его последующая релаксация в устойчивое гетерофазное состояние может реализоваться в виде особого неравновесного фазового перехода, называемого спинодальным распадом. Процесс спинодального распада на ранних стадиях характеризуется "усилением" случайных неоднородностей, в результате чего оказывается возможным появление зернисто-ячеистой релаксационной структуры вещества без фазовых границ. На более поздней стадии возникает обычная гетерогенность, когда одна из фаз диспергирована внутри другой при наличии устойчивой межфазной границы. Однако, кинетика этого процесса и свойства возникающих при этом релаксационных структур недостаточно исследованы.
В настоящей диссертационной работе спинодальный распа, исследуется на примере расслаивающихся растворов. Интерес к таки системам обусловлен. во-первых, возможностью изучения фазовог. перехода расслоения при изменении концентрации или температуры Во-вторых, появляется возможность построения последовательной теорії ассоциированных (образующих молекулярные связи) растворов. которы проявляют аномальное расслоение при повышении температуры (т.е. имею1 нижнюю критическую точку). Более того, очень мало экспериментальны, данных о параметрах состояния и кинетике таких растворов Применительно к водным ассоциированным растворам возникают такж многочисленные технологические приложения.
Универсальность фазовых переходов различной природы позволяй надеяться, что исследование свойств расслаивающихся растворов може быть полезным для изучения и других фазовых систем.
Целью настоящей работы является исследование с помощью лазерног излучения фазовых состояний прозрачных жидкостей, в частности изучение кинетики спинодального распада расслаивающихся жидки растворов, а также лазероиндуцированных фазовых переходов в система "жидкость - жидкость" и "жидкость - газ".
Новизна работы заключается:
1) в применении особой методики при наблюдении спинодальног распада и лазероиндуцированных фазовых переходов в невязких бинарны жидких смесях, которая основана на использовании тонкослойной кювет с исследуемым раствором, где затруднено конвективное разделени раствора на два не смешивающихся слоя. Это позволило увеличить врем наблюдения спинодального распада расслаивающегося раствора и дал возможность исследовать кинетику этого процесса при глубоком заходе лабильную область.
2) в использовании нетрадиционного подхода к. изучению ізероиндуцироваиньїх фазовых переходов в системе "жидкость - газ", :нованного на гипотезе о существовании п жидкости стабильных ікропузьірьков газа (воздуха), что позволило со-здать непротиворечивую здель оптической кавитации и оптического пробоя в прозрачных
ЇДКОСТЯХ.
Практическая ценность работы определяется возможностью пользования результатов исследования фазовых состояний ісслаивающихся растворов для моделирования многих биологических эоцессов. Кроме того, изучение лазероиндуцированных фазовых їреходов в системах "жидкость - жидкость" и "жидкость - газ" зляется важным для понимания различных физических и ізико-химическнх явлений в жидкостях.
Апробация работы и публикации. Основные научные результаты іссертации докладывались на XIV Международной Конференции по эгерентной и Нелинейной Оптике (Ленинград, 1991), на II Конференции э Жидкому Состоянию (Флоренция, 1993), на X Международном Симпозиуме :> Поверхностно-активным Веществам в Растворах (Каракас, 1994), на 3-м Ежегодном Заседании по Коллоидной Химии (Саппоро, 1995) и іубликованьї в 12 журнальных статьях.
Представленные а диссертации исследования проведены при поддержке зоектов Российского Фонда Фундаментальных Исследований S 94-02-05823 № 96-02-17236, а также международных проектов:
Grant from Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), rogram for Collaboration of Russian and Japanese Scientists, 1995 Э96:
ISF, Grant No N75000, 1994 - 1995;
ISF and Russian Goverment, Grant No N75300.1995.
Личный вклад соискателя. Диссертационная работа выполнена по; руководством Г.А.Ляхова и Н.Ф.Бункина, которым принадлежит постановке проблем и задач исследования, указание путей и методов их решения.
Экспериментальные результаты, представленные в диссертации,
ПОЛУЧеНЫ ЛИЧНО соискателем В тесИОМ Содружестве С Н.Ф.БуНКИНЫМ. ABTOf
принимал участие в создании всех экспериментальных установок, проведении экспериментов, а также в интерпретации их результатов к обработке данных.
Объем работы. Диссертация содержит 152 страницы текста, включая 23 рисунка, 2 таблицы и 7 страниц библиографии из 120 наименований. Основные положения, представляемые к. защите.
1. В двухкомпонентном жидком расслаивающемся растворе при
глубоком погружении в лабильную область реализуется автоколебательный
режим спинодального распада.
2. Оптотермодинамический метод воздействия лазерного излучения на
расслаивающиеся растворы с нижней критической точкой позволяет
экспериментально определить положение спинодали в координатах
температура - концентрация.
3. Наиболее эффективным механизмом лазерного воздействия на
слабопоглощающие бинарные расслаивающиеся растворы в допробойных
условиях является светоиндуцированная бародиффузия.
-
Затравками для лазерного пробоя в прозрачных жидкостях служат стабилизированные ионами воздушные микропузырьки.
-
Стабилизированные ионами пузырьки газа в жидкости образуют кластеры с фрактальной размерностью.
