Удосконалені метод розгорнутого меніска та прилад для контролю поверхневих властивостей на межах розділу фаз

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі щодо вдосконалення методу розгорнутого меніска для контролю поверхневих властивостей на межах розділу фаз. Проведено аналіз відомих методів контролю поверхневих властивостей розчинів поверхнево-активних речовин за допомогою дослідження форми менісків та їх технічних реалізацій. Здійснений порівняльний аналіз відомих методів контролю поверхневого натягу рідин методом розгорнутого меніска, на основі чого виявлено шляхи удосконалення методу розгорнутого меніска. На основі моделювання розгорнутого меніска досліджено особливості менісків такого типу і розроблені рекомендації щодо проведення досліджень, детально розглянуто закономірності зміни кривизни і форми меніска в залежності від поверхневого натягу рідини, крайового кута змочування досліджуваною рідиною матеріалу стрижня, радіуса зануреного стрижня. Удосконалено метод розгорнутого меніска для контролю ПН розчинів ПАР з регресійною методикою визначення координат точок контуру меніска, запропоновано методику цифрової обробки експериментальних зображень, покрокового визначення контуру меніска та субпіксельне його виділення. Розроблено та виготовлено прилад, який дозволяє здійснювати контроль поверхневих властивостей рідин і розчинів поверхнево-активних речовин різних концентрацій, а також рідин із різними фізичними властивостями. Здійснено метрологічний аналіз розроблених удосконалених методу розгорнутого меніска і приладу для контролю поверхневого натягу та крайового кута змочування рідин та водних розчинів поверхнево-активних речовин і проведені лабораторні випробування розробленого приладу шляхом контролю поверхневих властивостей рідин та водних розчинів поверхнево-активних речовин різних концентрацій.

Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной задачи по совершенствованию метода развернутого мениска для контроля поверхностных свойств на границах раздела фаз. Проведен анализ известных методов контроля поверхностных свойств растворов ПАВ с помощью исследования формы менисков и их технических реализаций. Проведенный сравнительный анализ известных методов контроля ПН жидкостей методом развернутого мениска, на основе чего выявлены пути усовершенствования метода развернутого мениска. На основе моделирования развернутого мениска исследованы особенности менисков такого типа и разработаны рекомендации по проведению исследований, подробно рассмотрены закономерности изменения кривизны и формы мениска в зависимости от ПН жидкости, ККЗ исследуемой жидкостью материала стержня, радиуса погруженного стержня. Усовершенствован метод развернутого мениска для контроля ПН растворов ПАВ с регрессионной методикой определения координат точек контура мениска, предложена методика цифровой обработки экспериментальных изображений, пошагового определения контура мениска и субпиксельное его выделение. Разработан и изготовлен прибор для контроля ПН и ККЗ жидкостей и водных растворов ПАВ методом развернутого мениска, который позволяет осуществлять контроль ПН растворов ПАВ различных концентраций, а также жидкостей с различными физическими свойствами. Осуществлен метрологический анализ разработанных усовершенствованных метода и прибора для контроля НН и ККЗ жидкостей и водных растворов ПАВ методом развернутого мениска и проведены лабораторные испытания разработанного прибора путем контроля НН и ККЗ жидкостей и водных растворов ПАВ различных концентраций.

The dissertation is devoted to solution of actual scientific and applied task of external meniscus method improving for surface properties control at the interface. The analysis of the known methods of surfactant solutions surface properties control by axisymmetric meniscus shape analysis and the technical implementations was done. The external meniscus features were investigated using of meniscus modeling and the recommendations for research were given. The meniscus curvature and shape transformation depending on surface tension, contact angle of investigated liquid and immersed rod radius are researched. The external meniscus method for surface tension control with regression method of determining coordinates of the meniscus contour was improved. The methods of digital image processing and step-by-step method of meniscus contour definition were proposed. The instrument for surface tension and contact angle control of liquids and aqueous surfactant solutions by the external meniscus method was developed. The metrological analysis of improved method and developed instrument for surfactant solutions surface tension control by the external meniscus method and laboratory testing of instrument by surface tension and contact angle control of liquids and aqueous surfactant solutions of different concentrations were done.