Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах

Авторы патента:

Беляев Павел Серафимович (RU)

Беляев Вадим Павлович (RU)

G01N27/26 - путем определения электрохимических параметров; путем электролиза или электрофореза (определение коррозионной стойкости G01N 17/00; путем разделения на составные части с использованием адсорбции, абсорбции или подобных процессов или с использованием ионного обмена, например хроматографии G01N 30/00; иммуноэлектрофорез G01N 33/561; электрохимические процессы и аппараты вообще B01J; стандартные элементы H01M 6/28)

G01N2013/003 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

G01N15/082 - Исследование свойств частиц; определение проницаемости, пористости или площади поверхности пористых материалов (идентификация микроорганизмов C12Q)

G01N15/08 - определение проницаемости, пористости или поверхностной площади пористых материалов

G01N13/00 - Исследование поверхностных или граничных свойств, например смачивающей способности; исследование диффузионных эффектов; анализ материалов путем определения их поверхностных, граничных и диффузионных эффектов; исследование или анализ поверхностных структур в атомном диапазоне

Владельцы патента RU 2661447:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из ортотропных листовых капиллярно-пористых материалов в бумажной, легкой, строительной и других отраслях промышленности. Предложен способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах, заключающийся в том, что в исследуемом листовом материале создают равномерное начальное содержание распределенного в твердой фазе растворителя. Затем исследуемый материал помещают на плоскую подложку из непроницаемого для растворителя материала, гидроизолируют верхнюю поверхность материала. В начальный момент времени осуществляют импульсное увлажнение исследуемого материала по прямой линии движущимся источником растворителя постоянной производительности в заданном направлении ортотропного материала. Выполняют электроды гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и располагают их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее. Фиксируют два момента времени τ₁ и τ₂, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя соответственно до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя. Расчет коэффициента диффузии производят по формуле:

где x₀ - расстояние между линией импульсного увлажнения и расстоянием до линии расположения электродов гальванического преобразователя. Технический результат - повышение точности измерения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах.

Известен способ определения коэффициента массопроводности и потенциалопроводности массопереноса (А.С. 174005, кл. G01kN421, 9₅₁, 1965), заключающийся в импульсном увлажнении слоя материала и измерении на заданном расстоянии от этого слоя изменения влагосодержания материала во времени. Коэффициент массопроводности вычисляется по установленной зависимости. Недостатками этого способа являются осуществление разрушающего контроля опытного образца при размещении датчиков во внутренних слоях исследуемого тела, большая трудоемкость метода при подготовке образцов, необходимость индивидуальной градуировки датчиков по каждому материалу.

Наиболее близким является способ определения коэффициента влагопроводности листовых ортотропных капиллярно-пористых материалов (патент РФ на изобретение №2497099, G01N 15/08, 27.10.2013, Бюл. №30), заключающийся в создании равномерного начального влагосодержания в исследуемом изделии, импульсном увлажнении исследуемого изделия по прямой линии движущимся источником влаги постоянной производительности в заданном направлении ортотропного материала, выполнении электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и расположении их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, и на одинаковом заданном расстоянии от нее, определении времени достижения максимума ЭДС гальванического преобразователя и расчете по нему искомого коэффициента влагопроводности по установленной зависимости.

Недостатками этого способа являются невысокая точность определения момента достижения максимума ЭДС, где производная сигнала преобразователя по времени близка к нулю, и наблюдается недостаточная чувствительность измеряемого параметра к изменению времени.

Техническая задача предлагаемого технического решения предполагает повышение точности измерения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах.

Техническая задача достигается тем, что способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах включает создание в исследуемом образце равномерного начального содержания распределенного в твердой фазе растворителя, помещение исследуемого материала на плоскую подложку из непроницаемого для растворителя материала, гидроизоляцию верхней поверхности материала, импульсное увлажнение в заданном направлении исследуемого ортотропного материала по прямой линии движущимся источником растворителя постоянной производительности, выполнение электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и размещение их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее.

В отличие от прототипа (патент РФ на изобретение №2497099, G01N 15/08, 27.10.2013, Бюл. №30) фиксируют два момента времени τ₁ и τ₂, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя соответственно до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по формуле:

где х₀ - расстояние между линией импульсного увлажнения и расстоянием до линии расположения электродов гальванического преобразователя.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем: исследуемый образец из листового ортотропного капиллярно-пористого материала с равномерным начальным распределением растворителя (в том числе и нулевым) помещают на плоскую подложку из непроницаемого для растворителя материала, например фторопласта. К поверхности образца прижимается зонд с импульсным линейным источником растворителя и расположенными с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, и на заданном расстоянии от нее электродов гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков. Зонд имеет прямолинейный паз, в котором может перемещаться движущийся источник растворителя постоянной производительности. После подачи линейного импульса растворителя источник растворителя удаляется из зонда, прямолинейный паз герметизируется заглушкой, а сам зонд обеспечивает гидроизоляцию поверхности образца в зоне действия источника и прилегающей к ней области контроля распространения растворителя. После подачи импульса растворителя (мгновенного увлажнения линии поверхности изделия) фиксируют два момента времени τ₁ и τ₂, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя соответственно до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, рассчитывают коэффициент диффузии растворителя в исследуемом материале по установленной зависимости, что обеспечивает повышение точности контроля.

Для обеспечения контроля коэффициента диффузии в различных направлениях ортотропного материала линию импульсного воздействия ориентируют в заданном направлении материала (например, при исследовании бумаги - в машинном или поперечном направлении). При этом обеспечивается однонаправленный массоперенос в нужном направлении, не искаженный массопереносом в перпендикулярном к исследуемому направлении.

Процесс распространения растворителя в плоском изделии из листового материала после нанесения линейного импульса при условии, что минимальные размеры линии импульсного воздействия превышают (20х₀+), а минимальные размеры плоскости изделия относительно линии импульсного воздействия превышают (20х₀+)×(20х₀+), где х₀- расстояние от линии импульсного источника до прямой, на которой расположены электроды гальванического преобразователя, - суммарная длина электродов гальванического преобразователя и расстояния между ними, аналогичен распространению диффузанта в неограниченной среде при нанесении импульсного воздействия от плоского источника массы. При этом массоперенос может описываться краевой задачей:

где U(x,τ) - концентрация растворителя в исследуемом изделии на расстоянии х от линейного источника импульса массы в момент времени τ; D - коэффициент диффузии; - дельта-функция Дирака; ρ₀ - плотность абсолютно сухого исследуемого материала; W - мощность «мгновенного» источника растворителя, подействовавшего в начале координат х=0, вычисляемая как отношение количества растворителя к произведению длины полосы импульсного воздействия L на толщину h исследуемого материала; U₀ - начальная концентрация растворителя в исследуемом материале в момент времени τ=0.

В этом случае изменение влагосодержания в зоне действия источника описывается функцией:

При толщине листового материала h<10 х₀ коэффициент диффузии может быть определен по расчетному соотношению:

где τ_max - время, соответствующее максимуму на кривой U(x₀, τ) изменения концентрации на расстоянии х₀ от линейного источника.

Расчетная зависимость для определения искомого коэффициента диффузии получена на основании следующих исследований. После импульсного воздействия дозой растворителя на заданном расстоянии х₀ от линейного источника наблюдается изменение концентрации в виде характерных кривых, имеющих восходящую ветвь от начала импульсного воздействия до момента τ_mах и нисходящую ветвь, наблюдаемую после наступления момента τ_mах. При этом одинаковые значения концентрации U^*, достигаемые в моменты времени τ₁ и τ₂ соответственно на восходящей и нисходящей ветвях кривой изменения концентрации во времени, могут быть определены из выражения (1) с учетом (2):

Деление (3) на (4) приводит к следующему выражению:

Из (5) получено

Из (6) с учетом (2) получено расчетное выражение для определения искомого коэффициента диффузии:

Для определения искомого коэффициента диффузии в предлагаемом способе измерению в моменты времени τ₁ и τ₂ подлежит не концентрация U(x₀,τ), а связанная с ней ЭДС применяемого гальванического преобразователя в отсутствие предварительно найденной в результате градуировки статической характеристики. В связи с тем, что статическая характеристика имеет монотонный характер, имеется однозначная связь ЭДС преобразователя и концентрации растворителя, что позволяет определять моменты времени τ₁ и τ₂, соответствующие двум равным значениям U^*(x₀,τ₁) и U^*(x₀,τ₂), в момент достижения равных значений ЭДС.

За счет выбора одинаковых значений ЭДС преобразователя, соответствующих моментам времени τ₁ и τ₂, на участках кривой изменения выходной характеристики преобразователя с достаточно высокой чувствительностью к изменению времени обеспечивается повышение точности определения данных моментов времени и искомого коэффициента диффузии.

Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых ортотропных капиллярно-пористых материалах, заключающийся в том, что в исследуемом листовом материале создают равномерное начальное содержание распределенного в твердой фазе растворителя, затем исследуемый материал помещают на плоскую подложку из непроницаемого для растворителя материала, гидроизолируют верхнюю поверхность материала, в начальный момент времени осуществляют импульсное увлажнение исследуемого материала по прямой линии движущимся источником растворителя постоянной производительности в заданном направлении ортотропного материала, выполняют электроды гальванического преобразователя в виде прямолинейных отрезков и располагают их с обеих сторон линии импульсного увлажнения на прямых, параллельных линии импульсного увлажнения, расположенных на одинаковом заданном расстоянии от нее, отличающийся тем, что фиксируют два момента времени τ₁ и τ₂, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя соответственно до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по формуле:

Изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность изобретения заключается в формировании структуры сенсора газообразных токсичных веществ на основе пленок графена.

Способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов // 2659195

Использование: для определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что создают в исследуемом изделии равномерное начальное содержание распределенного в твердой фазе растворителя, приводят плоскую поверхность изделия в контакт с импульсным точечным источником растворителя, гидроизолируют эту поверхность, располагают электроды гальванического преобразователя на этой поверхности по концентрической окружности относительно точки импульсного воздействия, при этом фиксируют два момента времени τ1 и τ2, при которых достигаются равные значения сигнала гальванического преобразователя до и после момента наступления максимума сигнала преобразователя, а расчет коэффициента диффузии производят по определенной математической формуле.

Способ определения содержания нитроксильных радикалов в сырьевых потоках непредельных мономеров // 2658048

Изобретение относится к аналитической химии органических веществ и раскрывает способ определения содержания нитроксильных радикалов в сырьевых потоках непредельных мономеров.

Способ определения поверхностного потенциала и знака заряда поверхности контактных линз // 2653101

Использование: для оценки поверхностного потенциала и знака заряда поверхности контактных линз. Сущность изобретения заключается в том, что способ основан на исследовании электрофоретического поведения диспергированного материала в водной среде, в качестве материала используют контактные линзы, которые сушат при температуре 80°С, охлаждают в среде жидкого азота, измельчают, а затем диспергируют в водной среде ультразвуком, величину поверхностного потенциала частиц оценивают с помощью прибора Brookhaven ZetaPlus с использованием опции электрофоретического рассеяния света, а знак заряда поверхности контактных линз определяют с помощью программного обеспечения вышеуказанного прибора, для чего в кювету с суспензией помещают электродную систему, на которую подают электрический ток, и по допплеровскому смещению частоты рассеянного света определяют направление движения частиц, то есть знак их заряда, и скорость движения, пропорциональную величине заряда частицы.

Биосенсор для определения наличия органических веществ в воде // 2650634

Изобретение относится к биотехнологии и охране окружающей среды в области контроля загрязненности воды органическими веществами. Биосенсор для определения наличия органических веществ в воде состоит из пустотелого цилиндрического корпуса, в нижнем основании которого расположен анод, а в верхнем основании цилиндра - катод, которые через токоотводящие провода соединены с измерительным электронным блоком.

Микроэлектроды в офтальмическом электрохимическом датчике // 2650433

Использование: для создания электрохимического датчика. Сущность изобретения заключается в том, что устанавливаемое на глазу устройство для измерения концентрации аналита в слезной пленке содержит прозрачный полимерный материал, имеющий обращенную к глазу поверхность и обращенную наружу поверхность, причем прозрачный полимерный материал выполнен съемно устанавливаемым спереди от поверхности глаза; подложку, по меньшей мере частично заделанную внутри упомянутого полимерного материала; антенну, расположенную на подложке; двухэлектродный электрохимический датчик, расположенный на подложке и включающий в себя: рабочий электрод, имеющий по меньшей мере один размер менее чем 25 микрометров; и электрод сравнения, имеющий по меньшей мере в пять раз большую площадь, чем площадь рабочего электрода; и контроллер, электрически соединенный с электрохимическим датчиком и антенной, причем контроллер выполнен с возможностью: (i) прикладывания напряжения между рабочим электродом и электродом сравнения, достаточного для генерации амперометрического тока, связанного с концентрацией аналита в текучей среде, воздействию которой подвергается устанавливаемое на глазу устройство; (ii) измерения этого амперометрического тока и (iii) использования антенны для выдачи показаний измеренного амперометрического тока, причем часть прозрачного полимерного материала по меньшей мере частично окружает рабочий электрод и электрод сравнения, так что электрический ток, переносимый между рабочим электродом и электродом сравнения, проходит через эту по меньшей мере частично окружающую часть прозрачного полимерного материала.

Способ определения коэффициента диффузии растворителей в листовых капиллярно-пористых материалах // 2643174

Способ количественного определения фенибута в микрокапсулах методом капиллярного электрофореза // 2642275

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в контрольно-аналитических лабораториях для стандартизации и контроля качества лекарственных средств, а именно для количественного определения фенибута методом капиллярного электрофореза.Способ количественного определения фенибута в микрокапсулах методом капиллярного электрофореза включает выполнение анализа в кварцевом капилляре эффективной длиной 0,5 м, внутренним диаметром 75 мкм, под действие электрического поля с использованием раствора ведущего электролита, с последующим спектрофотометрическим определением продуктов реакции, в качестве ведущего электролита используется 10 мМ раствор натрия тетраборнокислого 10-водного с рН 9,2, анализ проводится при напряжении +20 кВ, температуре 30°С и длине волны детектирования 193 нм.

Электрохимический сенсор для мониторинга воздуха на содержание токсичных веществ // 2630697

Изобретение относится к электрохимическому сенсору для мониторинга воздуха на содержание летучих органических токсичных веществ, состоящему из планарной электродной группы, фонового электролита, пористой гидрофильной мембраны, полимерной газопроницаемой мембраны, герметичной емкости.

Устройство для определения концентрации компонентов смеси сильных электролитов // 2626297

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля водно-химического режима для тепловой, атомной и промышленной энергетики.

Способ и устройство приготовления раствора для анализа кала и аппарат для его разжижения и фильтрации // 2661205

Группа изобретений относится к области анализа, в частности к аппаратам разжижения и фильтрации для получения раствора для анализа кала. Аппарат для разжижения и фильтрации содержит компонент для отбора проб, верхнюю крышку и корпус пробоотборной трубки.

Способ изготовления стандартных образцов почвы, загрязненной тяжелыми металлами // 2660861

Изобретение относится к способам изготовления стандартных образцов почвы для оперативного и статистического контроля погрешности результатов измерений. Способ изготовления стандартных образцов массовой доли тяжелых металлов в почве включает отбор почвы в естественных условиях, сушку, измельчение, просеивание и усреднение почвенного материала, приготовление водного раствора солей тяжелых металлов заданной концентрации, смешивание почвы с раствором солей тяжелых металлов, испарение воды при 105°С и аттестацию полученного материала по массовой доле тяжелых металлов, что позволит осуществлять контроль методик выполнения измерений при определении содержания тяжелых металлов в почвах.

Способы детекции антицитомегаловирусных нейтрализующих антител // 2660712

Предложен способ проведения теста нейтрализации для оценки способности вакцины-кандидата противодействовать инфицированию HCMV (цитомегаловирус человека). Способ включает следующие стадии: (i) смешивание инактивированной нагреванием сыворотки от субъекта, иммунизированного вакциной-кандидатом HCMV, с HCMV, содержащим флуоресцентную метку, для получения смеси; (ii) добавление 2,5% комплемента кролика к смеси со стадии (i); (iii) контакт клетки-хозяина, восприимчивой к инфекции HCMV, где указанная клетка-хозяин представляет собой пигментированную эпителиальную клетку сетчатки клеточной линии ARPE-19, при условиях, подходящих для инфицирования смесью инактивированной нагреванием сыворотки в присутствии комплемента кролика со стадии (ii); (iv) оценку уровня флуоресценции клетки-хозяина, находившейся в контакте с указанной смесью, методом проточной цитометрии; и (v) определение уровня инфицирования клетки-хозяина на основе измеренного уровня флуоресценции.

Скрининг-тест определения контактного пути коагуляции (стокпк) // 2660706

Изобретение относится к лабораторной диагностике, в частности к способам определения контактного пути коагуляции плазмы крови человека. Скрининг-тест определения контактного пути коагуляции включает смешивание цитратной плазмы крови с хлоридом кальция и последующую фотометрическую регистрацию свертывания.

Способ ранней диагностики риска потери плода в семейной паре при наличии урогенитальной инфекции у мужчин // 2660557

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ ранней диагностики риска потери плода в семейной паре при наличии урогенитальной инфекции у мужчин, характеризующийся тем, что на этапе прегравидарной подготовки у пациента определяют следующие показатели: уровни ФНОα, ИЛ-17, ИЛ-13 и ТИМП-2 в сыворотке венозной крови, а также ФНОα, ИЛ-13 и ММП-8 в эякуляте с помощью твердофазного иммуноферментного анализа, и в случае выявления: в сыворотке венозной крови ФНОα более 12,0 пг/мл, ИЛ-17 выше 8,5 пг/мл, ИЛ-13 выше 100,0 пг/мл и ТИМП-2 ниже 110,0 нг/мл и в эякуляте ФНОα выше 5,0 пг/мл, ИЛ-13 выше 55,0 пг/мл и ММП-8 выше 10,0 нг/мл диагностируют высокий риск потери плода.

Способ оценки силы межмолекулярных взаимодействий в модельной системе "функционализированная полистироловая микросфера-функционализированное стекло" методом оптической ловушки // 2660556

Изобретение относится к области иммунохимии и биомеханики и может быть использовано при изучении силы межмолекулярных взаимодействий в системах «антиген-антитело», «лиганд-рецептор» с использованием оптического пинцета.

Портативный почвенный респирометр для мониторинга эмиссии со2 в атмосферу // 2660380

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля экологического обустройства окружающей среды. Изобретение представляет собой портативный респирометрический прибор с автономным питанием, рассчитанный на оперативный контроль дыхательной эмиссии СО2 непосредственно по месту проведения почвенного мониторинга различных природно-хозяйственных объектов.

Способ оценки риска прогрессирования интраэпителиальной цервикальной неоплазии и развития рака шейки матки на основе определения уровней мрнк генов человека // 2660360

Изобретение относится к области медицины, в частности к гинекологии. Предложен способ оценки риска прогрессирования цервикальной интраэпителиальной неоплазии.

Пробоотборник для отбора пробы жидкости, приспособленный для установки в системе с вариациями давления // 2660053

Изобретение относится к пробоотборнику для отбора проб жидкости, приспособленному для установки в систему с вариациями давления, причем эта система содержит в себе или транспортирует жидкость.

Способ прогнозирования лимфогенного метастазирования при инвазивной карциноме неспецифического типа молочной железы // 2659938

Изобретение относится к области медицины, а именно к области онкологии, и касается способов прогнозирования риска возникновения лимфогенного метастазирования при инвазивной карциноме неспецифического типа молочной железы Способ прогнозирования лимфогенного метастазирования включает оценку инфильтративного компонента ткани опухоли, где выделяют наличие разных типов структур от 1 до 5, среди которых - альвеолярные, тубулярные, трабекулярные, солидные структуры и дискретные группы опухолевых клеток, далее в альвеолярных, тубулярных, трабекулярных и солидных структурах инфильтративного компонента опухоли определяют наличие краудинга, проводят оценку рецепторного статуса и экспрессии маркеров инвазивного клеточного роста Snail, интегрина β1 и интегрина β3, а также определяют наличие участков фокального отсутствия экспрессии РЭ, РП и Ki67 по периферии разных типов структур инфильтративного компонента.

Устройство для исследования внутрипластового горения и парогравитационного дренажа // 2655034

Изобретение относится к оборудованию, которое при использовании в условиях лаборатории обеспечивает возможность исследования процессов термического воздействия на искусственно изготовленные образцы керна(ов), моделирующие реальные керн(ы), извлеченные при бурении из тех или иных нефтяных пластов.