Структурні властивості епітропно-рідкокристалічних шарів немезогенних рідин і мастил на їх основі поблизу поверхні метала

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені І. І. МЕЧНИКОВА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Структурні властивості епітропно-рідкокристалічних шарів немезогенних рідин і мастил на їх основі поблизу поверхні метала

01.04.14 - Теплофізика та молекулярна фізика

Кіріян СЕРГІЙ ВІКТОРОВИЧ

ОДЕСА - 2011

Дисертація є рукописом

Робота виконана на кафедрі фізики твердого тіла та твердотільної електроніки Одеського національного університету імені І. І. Мечникова

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор

АЛТОІЗ Борис Анатолійович,

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова,

професор кафедри фізики твердого тіла та твердотільної електроніки

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник БОНДАРЄВ Віктор Миколайович,

Одеський національний університет імені І.І. Мечникова,

завідувач лабораторією фізики твердого тіла

Науково-дослідного інституту фізики

кандидат фізико-математичних наук,

ШАКУН Костянтин Сергійович,

доцент кафедри фізики і хімії

Одеської національної морської академії

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вивчення властивостей структурованих приповерхневих шарів аліфатичних і ароматичних немезогенних рідин, які формуються на ліофільних твердих підкладках в результаті дії поверхневих сил останніх і відрізняються за своїми фі-зичними властивостями від ізотропної фази, має важливе теоретичне і прикладне значення. Оптична анізотропія, полімолекулярність шарів і значна величина орієнтаційного порядку в них дозволили віднести ці об'єкти до особливої - епітропної рідкокристалічної (ЕРК) фази. Такі її параметри, як товщина і впорядкованість, визначаються інтенсивністю анізотропної взаємодії молекул рідини і матеріалом підкладки, а тип орієнтації - мікрорельєфом поверхні. Наявність ЕРК шарів, сформованих на твердих підкладках, змінює властивості рідини в тонких прошарках. Зокрема, такі шари суттєво впливають на властивості дисперсних систем з високою питомою міжфазною поверхнею і протікання ряду макроскопічних процесів.

Важливим фактором, який вплинув на вибір напрямку дослідження, стало формування таких шарів і в тонких прошарках мастильних рідин, наявність яких визначає протизносні характеристики мастила і довговічність роботи трибовузлів.

Однак, розрізненість експериментальних досліджень, відсутність систематичних даних по вивченню властивостей ЕРК фази та впливу на неї зовнішніх (матеріал підкладки, температура) і внутрішніх (довжина ланцюга молекули) чинників, свідчать про актуальність комплексного вивчення індивідуальних немезогенів та їх багатокомпонентних мастильних сумішей, здатних утворювати орієнтаційно-впорядковані приповерхневі шари.

Тому в основу дослідження таких матеріалів і лягли уявлення про наявність у них структурованих приповерхневих шарів з особливою квазірідкокристалічною структурою (ЕРК). У дисертації сформульовані завдання, спрямовані на подальше вивчення властивостей ЕРК шарів немезогенів як раніш досліджуваних рідин (індивідуальні граничні вуглеводні, аліфатичні мінеральні мастила), так і нового класу сполук (синтетичні мас-тильні рідини на основі вуглеводнів, полігликолю і кремнію).

Для вирішення поставлених завдань були використані відомі і запропоновані нові експериментальні методики дослідження властивостей надтонких рідких прошарків, які містять ЕРК шари, і розроблені узагальнені моделі аналізу структурних характеристик останніх.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження було виконане на кафедрі фізики твердого тіла і твердотільної електроніки ОНУ ім. І.І. Мечникова в рамках держбюджетних науково-дослідних робіт: «Експери-ментальні та теоретичні дослідження структурованих прошарків рідини» (номер теми 109, 2005-2010 рр.), «Визначення механізмів формування, сенсибілізації та керування мікро- та наноструктурами під впливом світла» (номер теми 445, номер державної реєстрації 0109U000930).

Метою роботи було проведення комплексу експериментальних і теоретичних досліджень ЕРК шарів немезогенних рідин, мастил на їх основі і встановлення умов та наслідків їх молекулярної орієнтаційної впорядкованості на металевих підкладках.

Для досягнення поставленої мети потрібно було розв'язати такі задачі дослідження:

· розробити та вдосконалити експериментальні методики визначення структурних характеристик орієнтаційної впорядкованості у приповерхневих шарах рідини на основі вивчення їх реологічних властивостей в напірній та зсувній течіях і вимірювань оптичної анізотропії методом щілинного світловода;

· розробити спеціальні способи створення тонких (мікронних) рідких прошарків і методики контролю їх товщини;

· визначити умови формування приповерхневих структурованих шарів в надтонких прошарках немезогенів;

· встановити тип і ступінь орієнтаційної впорядкованості, однорідність і товщину їх ЕРК шарів;

· дослідити вплив мікроструктури поверхні підкладки (матеріалу підкладки та способу його обробки) на параметри епітропної фази немезогенів і можливість управління типом орієнтаційної впорядкованості в ній;

· вивчити характер дії на властивості ЕРК шару домішок води, поверхнево-активних речовин (ПАР), рідкокристалічних сполук (РК), зсувної течії, температури;

· розробити моделі гетерофазного рідкого прошарку, що містить ЕРК шари, в рамках яких можливо провести оцінку їх структурних параметрів.

Об'єкт дослідження: епітропні рідкокристалічні шари, які утворені індивідуальними аліфатичними рідинами, а також мастилами на їх основі, і силіцієорганічними, полігликолевими мастилами.

Предмет дослідження: явища формування, руйнування і молекулярної переорієнтації поблизу металевих підкладок ЕРК шарів в результаті впливу зсувної течії, зміни температури, термодеструкції, добавок ПАР, РК, води, впливу мікрорельєфу підкладки і довжини ланцюга молекул рідин.

Методи дослідження: Для вирішення поставлених у роботі завдань були використані теоретичні методи - при побудові моделей гетерофазних прошарків з метою оцінки структурних параметрів їх ЕРК шарів і експериментальні: поляриметрії - для дослідження оптичної анізотропії тонких рідких прошарків, рефрактометрії - для контролю ступеня чистоти препаратів визначенням їх показника заломлення, діелькометріі - для дина-мічного контролю товщини мікронних прошарків у процесі їх зсувної течії, віскозиметрії - для встановлення реологічних особливостей течії шарів ЕРК і прошарків, що їх містять.

Наукова новизна одержаних результатів.

· Розроблено нові експериментальні методики дослідження структури приповерхневих полімолекулярних орієнтаційно-впорядкованих шарів.

· Вперше встановлена оптична анізотропія прошарків мікронної товщини раніше не досліджуваних немезогенних гомологів н-алканів і мастил на основі граничних вуглеводнів, кремнію і полігліколю.

· Вперше досліджено структурно-реологічні властивості цих рідин, встановлена підвищена в'язкість їх тонких прошарків і неньютонівський характер течії останніх.

· Встановлені оптичні та реологічні особливості дозволили вперше зробити висновок про наявність ЕРК шарів на металевих підкладках, що обмежують прошарки цих немезогенів.

· Вперше досліджено властивості та особливості організації ЕРК шарів, сформованих поблизу металевих підкладок, для ряду індивідуальних граничних вуглеводнів, вуглеводневих синтетичних та мінеральних мастильних рідин і мастил на основі кремнію та полігліколю.

· Вивчено вплив на реологічні характеристики таких ЕРК шарів ряду фізико-хімічних чинників (інтенсивність градієнтної течії, температура, домішки ПАР і РК, довжина ланцюга молекули рідини та ін.)

· Вперше показано, що в прикладному відношенні важливі в'язкісно - температурні залежності мікронних гетерофазних рідких прошарків мастил, за рахунок ЕРК шарів у них, відрізняються від характеристик препаратів в «об'ємі».

· Запропоновано реологічні моделі течії шаруватих гетерофазних середовищ, в рамках яких проведені оцінка товщини ЕРК шару і її залежності від інтенсивності градієнтної течії, «гідродинамічної міцності» і величини модельного параметра орієнтаційного порядку шару, що характеризують ступінь його структурування.

· Вивчено вплив матеріалу підкладки, його мікрорельєфу на параметри структурованих шарів препаратів.

· Вперше встановлена структурна неоднорідність епітропної фази об'єктів дослідження: розмитість межі фазового переходу ізотропна рідина - структурований шар і зменшення ступеня впорядкованості молекул в ньому з віддаленням від під-кладки.

Практичне значення одержаних результатів. Результати дисертаційної роботи спрямовані на вирішення одного з найважливіших завдань фундаментальної науки про поверхневі явища - дослідження фізичних властивостей полімолекулярних приповерхневих шарів немезогенних рідин, що утворюються на межі розділу твердої і рідкої фази. Такі шари є важливим елементом дисперсних систем і визначають їх фізико-хімічні властивості. Вивчені в роботі структурні властивості ЕРК фази, встановлена можливість управління її властивостями на молекулярному рівні дозволили в значній мірі внести ясність у розуміння процесів змащування високонавантажених вузлів тертя, що істотно для вирішення низки актуальних фундаментальних і прикладних завдань: впровадження нових мастильних матеріалів, розробка рекомендацій щодо оптимізації їх складу і застосування, контроль якості рідких мастил, їх в'язкісних, протизносних і термоокиснювальних характеристик, а також опис технологічних процесів капілярного просочування, стабілізації дисперсних систем.

Особистий внесок здобувача. Внесок автора полягає у розвитку методологічних підходів до експериментальних досліджень і особистій участі у плануванні експериментів, розробці методик, проведенні експериментальних досліджень, теоретичному аналізі і трактуванні отриманих результатів. Інтерпретація та узагальнення експериментальних результатів, формулювання основних положень і висновків проведено спільно з науковим керівником.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації доповідалися і обговорювалися на Науково-практичній конференції «Аналітичний контроль якості безпеки речовин і матеріалів» (м. Одеса, 2007 р.), XXIII Конференції країн СНД «Дисперсні системи» (м. Одеса, 2008 р.), I Науково-технічній конференції «Холод в енергетиці і на транспорті:сучасні проблеми кондиціонування та рефрижерації» (м. Миколаїв, 2008 р), Міжнародній конференції «Евріка 2009» (м. Львів, 2009 р.), II Конференції «Реологія і фізико-хімічна механіка гетерофазних систем» (м. Звенігород, 2009 р.), Міжнародній конференції «Полікомтріб - 2009» (м. Гомель, 2009 р.), III Міжнародній конференції «Сучасні проблеми триботехніки» (м. Миколаїв, 2009 р.), III Всеукраїнській конференції «Сучасні проблеми двигунобудування: стан, ідеї, рішення» (м. Первомайськ, 2009 р.), XXIV Конференції країн СНД «Дисперсні системи» (м. Одеса, 2010 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 11 статей у фахових журналах, наукових збірниках, визнаних ВАК України, і 11 тез конференцій. Загальна кількість складає 22 наукових друкованих робіт.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, вис-новків, списку літератури та додатків. Повний обсяг дисертації становить 167 друкованих сторінок, в тому числі 93 рисунків, 10 таблиць та списку використаних літературних джерел в кількості 179.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, вказана мета роботи, визначені її новизна і практична цінність.

У першому розділі проведено аналіз основних літературних даних щодо формування поблизу твердих підкладок ЕРК шарів немезогенними ароматичними та аліфатичними рідинами. Проаналізовано експериментально встановлені відмінності теплофізичних властивостей рідин «в об'ємі» і тонких прошарках, в яких виявляється наявність приповерхневих орієнтаційно-впорядкованих шарів, і визначені фактори, що впливають на структурні характеристики останніх. Наведено огляд та аналіз ключових робіт з теоретичного дослідження властивостей ЕРК. Проведений аналіз дозволив визначити сучасний стан проблем формування ЕРК шару немезогенними рідинами поблизу твердої поверхні, зокрема металевої, та сформулювати основні задачі наукових досліджень в даній роботі.

У другому розділі надано опис об'єктів дослідження, обґрунтовується вибір матеріалу підкладок, обмежуючих прошарок з ЕРК, розглянуті методи експериментального дослідження приповерхневих структурованих шарів, проведена оцінка похибок вимірювань.

Об'єктами дослідження стали епітропні рідкокристалічні шари індивідуальних аліфатичних рідин, багатокомпонентних мінеральних і синтетичних мастил на їх основі, а також основі кремнію, полігліколю, сформовані поблизу твердих підкладок. У роботі проаналізовано вплив хімічного складу препаратів на ряд їх фізико-технічних характеристик. Наведено методики підготовки об'єктів дослідження і контролю чистоти. Матеріалом підкладок, на межі з якими досліджувались властивості ЕРК шарів, була обрана інструментальна вуглецева сталь. Це пов'язано з тим, що, як вже вказувалося, орієнтаційно-впорядковані шари мастильних рідин сприяють зменшенню зношування тертьових в режимі граничного змащення робочих поверхонь трибосполучень, виготовлених з різних сплавів на основі чавуну, сталі.

Тому вивчення структурних особливостей рідких прошарків, які містять ЕРК шари, здійснювалося двома способами - в модельних «статичній» і «динамічній» тріадах тертя.

В «статичній» тріаді прошарки (5100 мкм), які розташовані між нерухомими сталевими прямокутними підкладками, утворювали щілинний світловод. Еліпсометричні вимірювання в такий тріаді обумовлені тим, що у ряді дійсних трибовузлів реалізується «квазістаціонарне» граничне тертя, яке характеризується в основному нормальними зусиллями на прошарок змащення.

Однак найбільш поширеним видом взаємодії тертьових поверхонь є режими змащування, в яких діють і значні тангенціальні напруги. Основне зношення поверхонь трибовузлів у цьому випадку спостерігається при малих швидкостях їх переміщень (пуск-зупинка механізму, проходження поршнем мертвих точок). Тому в «динамічній тріаді» вивчався вплив в'язкості структурованих шарів на особливості зсувної течії мікронних (150 мкм) прошарків рідин між коаксіальними циліндрами ротаційної пари спеціально сконструйованого віскозиметра. Висока якість тертьових поверхонь деталей трибовузлів зумовила відповідні вимоги до точності обробки підкладок модельних тріад. Тому підкладками «статичних тріад» слугували прямокутні скінченні міри - плитки Йогансена (IT5 ISO 286 - 1:1988, з висотою мікронерівностей Ra=0,025ч0,05 мкм), а циліндри і усічені конуси прецизійних ротаційних пар були обрані в якості підкладок «динамічних тріад» (XII клас точності обробки поверхні, параметри її шорсткості: Ra=0,082ч0,16 мкм).

У другому розділі також проведено аналіз механізму міжмолекулярної взаємодії досліджуваних немезогенів на межі з твердою фазою і визначені умови формування приповерхневих структурованих шарів поблизу підкладок, зокрема проводівних.

Особливу увагу приділено обґрунтуванню вибору й опису розроблених і удосконалених методик дослідження приповерхневої зони рідини. Структурна неоднорідність прошарків у «статичній тріаді» досліджувалась методом еліпсометрії. В експерименті визначалася величина подвійного променезаломлення (ППЗ Дn=ne - nо) на мікрополяриметричній установці шляхом вимірювання товщинної залежності азимута гасіння (кута повороту ц компенсатора Сенармона, якому відповідає мінімум інтенсивності поляризованого світла, що проходить через анізотропне середовище) ц=f(D). Зсув фаз ш між компонентами еліптично поляризованого світла може бути визначений за формулою, яка має вигляд:

, (1)

де ш0/nр² - поправка на додатковий зсув фаз, пов'язаний з відбиттям від стінок світловода, nр - показник заломлення рідини, ш0 - зсув фаз, що виникає при відбитті світлового променя від стінок металевого світловода, незаповненого рідиною.

Для розрахунку структурних параметрів ЕРК шару розглядалася модель прошарку з однорідними приповерхневими орієнтаційно упорядкованими (і тому оптично анізотропними, одновісними) шарами, відокремленими різкою фазовою межею від прошарку ізотропної рідини між ними. Для такої моделі формула взаємозв'язку зсуву фаз ш із структурними характеристиками шару може бути записана у вигляді:

при D>2ds, де і

ш=шmax при D<2ds, де , (2)

де структурні характеристики шару: ds - товщина і - середня величина ППЗ шару, l - довжина світловода, - довжина світлової хвилі джерела, D - регульована відстань між підкладками.

Точка перетину прямих (2), що апроксимують експериментальні залежності ш=f(1/D), визначає подвоєну товщину 2ds ЕРК шарів і величину їх оптичної анізотропії ‹Дn›~дmax. Аналіз зв'язку похибок визначення ш з помилкою в «позиціонуванні» зразка і товщиною компенсатора дозволив розробити алгоритм корекції залежності ш=f(1/D), яка досліджується.

Для вивчення властивостей ЕРК шарів у їх зсувній течії була розроблена віскозиметрична методика дослідження реологічних особливостей прошарків з ЕРК, заснована на встановленні залежності їх коефіцієнта «ефективної» динамічної в'язкості зеф від швидкості зсувної деформації г. З цією метою в роботі був використаний вдосконалений ротаційний віскозиметр, сконструйований спеціально для дослідження течії Куетта тонких прошарків рідин товщиною D~1ч50 мкм. Згідно з розробленою методикою, вимірювана «ефективна» в'язкість зеф мікронних прошарків порівнювалася із значенням зо, визначеним капілярними віскозиметрами (Ш ~ 1 мм), в яких внесок тонких структурованих шарів у загальну в'язкість, в силу їх малої відносної частки, несуттєво впливав на реологію. Відмінність зеф від зо при заданій температурі свідчила про наявність у мікронному прошарку структурованих приповерхневих шарів з іншою в'язкістю, а залежність зеф від швидкості зсувної деформації г, що задається ротаційним віскозиметром, - про неньютонівський характер течії. З метою визначення похибок вимірювання в'язкості проведена оцінка максимального розігріву ДТmax прошарків досліджуваних рідин в результаті дії постійного джерела тепловиділення, потужність якого визначається в'язкістю рідини і інтенсивністю течії: q=зг². Встановлено, що відповідна поправка по в'язкості в діапазоні заданих за умовами експерименту г несуттєва: Дз(ДТmax) ~ 10-⁴ Па·с.

У третьому розділі наведені результати експериментального дослідження оптичної анізотропії та в'язкісних характеристик тонких прошарків вивчаємих немезогенів та їх приповерхневих шарів.

За результатами експериментальних залежностей ш=f(1/D) прошарків препаратів (рис. 1) в оптичних вимірах ППЗ встановлювалася наявність в прошарку приповерхневих структурованих шарів і визначалися структурні характеристики останніх. З рисунка 1 видно, що величина зсуву фаз ш в зоні «товстих» прошарків при їх стоншенні спочатку лінійно зростає, а потім, при товщині прошарку D ~ 13 мкм, стає максимальною - шmax ~ 44^о. В зоні менших товщин прошарків величина зсуву фаз у них, а тому і , вже не змінюються. Очевидно, що встановлена в тонких прошарках властивість подвійного променезаломлення обумовлена наявністю в них оптично анізотропних і, отже, орієнтаційно впорядкованих шарів. В прийнятому приближенні (2) точка перетину ліній визначає подвоєну товщину ЕРК шарів і величину їх оптичної анізотропії.

З таких вимірювань тонких прошарків н-алканів, мастил на синтетичній та мінеральній основі виходить, що на металевих підкладках в препаратах формуються гомеотропно орієнтовані приповерхні ЕРК шари товщиною ds=5ч7 мкм з величиною оптичної анізотропії ~(1,3ч1,9)•10-⁵. Встановлено, що параметри структури приповерхневих шарів граничних вуглеводнів підвищуються при збільшенні довжини ланцюга їх молекул. Відзначено, що в зоні переходу (по товщині) від ЕРК шарів до ізотропної рідини залежність ш(1/D) нелінійна, що вказувало на «розмитість» межі (~ 2 мкм), яка відокремлює кожен з шарів від ізотропного прошарку між ними, і тому - на їх суттєву структурну неоднорідність.

Відомо, що в ряді випадків при неправильній експлуатації, перед катастрофічним зносом, при напівсухому терті на реальних поверхнях вузлів тертя (вкладишах підшипників, дзеркалах циліндрових втулок енергетичних установок) з'являється гребенеподібний мікрорельєф у вигляді поздовжніх рівчаків і западин. Для встановлення впливу характеру шорсткості підкладки на орієнтацію ЕРК шару на ній, подібний рельєф моделювався на підкладках «статичної» тріади шляхом спрямованого полірування (пастами: алмазної і ГОІ).

Рис. 1. Експериментальна залежність зсуву фаз ш від оберненої ширини світловода 1/D в прошарках н - гептадекана. Т = 298ч300 К.

Для визначення типу орієнтації молекул в шарі використовувалося два взаємно перпендикулярних положення світловода, при яких спрямований мікрорельєф в одному випадку паралельний (||) променю, який проходить через прошарок, в іншому - перпендикулярний () йому. Експерименти свідчили про значну зміну величини оптичної анізотропії (/_? ~2,5ч3), обумовленою орієнтацією молекул у приповерхневих шарах в напрямку канавок рельєфу, тобто - про наявність планарної текстури полімолекулярних шарів ЕРК. Таким чином, відповідна обробка поверхні підкладки може, як і для термотропних РК, забезпечувати планарну орієнтацію молекул ЕРК шарів.

Безсумнівно, важливими в прикладному аспекті з'явилися експерименти з вивчення впливу прогріву прошарків мастил в діапазоні експлуатаційних (Т=365ч367 К) температур на структурні параметри ЕРК шарів. У результаті таких вимірів встановлено, що прогрів більшою мірою вплинув на величину орієнтаційної впорядкованості молекул ЕРК шарів мастил на мінеральній і змішаній основі у порівнянні з повністю синтетичним препаратом.

У даному розділі також представлені результати вимірювань в'язкості досліджуваних рідин та їх сумішей з добавками ПАР, РК, води в тонких прошарках (зеф) і в «об'ємі» (зо) при різній інтенсивності течії і температурі. Для аналізу експериментальних даних будувалися реокриві відносної в'язкості рідин звід=зеф/зо від прикладених швидкостей деформацій г - звід=f(г). Вперше було помічено, що мікронні прошарки гомологів н-алканів мають підвищену (в зоні малих г) в'язкість з порівнянням із значеннями в «об'ємі» зеф>зо рідини (рис. 2). Підвищена в'язкість зеф свідчила про структурну неоднорідність прошарків н-алканів, пов'язану, як це було встановлено у вимірах оптичної анізотропії, з наявністю приповерхневих гомеотропно орієнтованих, і тому більш в'язких, структурованих шарів на підкладках тріади. При зменшенні товщини прошарків (рис. 2) їх в'язкість підвищується, що пояснюється збільшенням частки ЕРК шарів в прошарку. Збільшення г у свою чергу приводить до зниження зеф та її наближення до значення зо (звід ? 1). Ці закономірності можуть бути пов'язані з руйнуванням структурованих шарів - з переходом їх в ізотропну фазу. Для ряду гомологів н-алканів С₁₃Н₂₈, С₁₄Н₃₀, С₁₆Н₃₄ і С₁₇Н₃₆ експериментально встановлено взаємозв'язок «ефективної» в'язкості зеф їх тонких прошарків з довжиною ланцюга молекул - збільшення числа метиленових ланок (СН₂) якого призводить і до збільшення зеф.



Рис. 2. Залежності в'язкості звід прошарків гекса- і гептадекана від прикладених швидкостей деформацій г. Товщина прошарків D: ? - 1,5 мкм; ? - 4,5 мкм, ^ - 10,5 мкм, ? - 15 мкм. Т=295ч296 К. Рис. 3. В'язкісно-температурні залежності н-гексадекану: ? - зо «об'ємна», виміряна ка-пілярним віскозиметром, Д - зеф прошарку товщиною D ~ 1,5 мкм, виміряна віскозиметром ротаційним.

У результаті аналізу в'язкісно-температурних залежностей н-гептадекана в його надтонкому прошарку зеф (D~1,5 мкм) і в «об'ємі» зо (рис. 3) встановлено відмінність їх залежностей з=f(T), що поряд з неньютонівською реологією також свідчить про структурну неоднорідність тонких прошарків таких аліфатиків. Аналогічні закономірності були отримані і для мікронних прошарків мінеральних і синтетичних мастил (рис. 4). «Ефективна» в'язкість прошарків, в яких виявлялася структурна неоднорідність (D~1,5; 4,5 мкм), перевищувала в'язкість «об'ємну» (в зоні малих г), яка указується в паспортних характеристиках, на 30-50%. Результатом аналізу експериментальних даних стало припущення про те, що на вид реокривих течії мастильних рідин, а, отже, і на структурну упорядкованість їх ЕРК шарів, істотно впливають домішки (присадки) ПАР (жирних кислот ~ 1-3%), якими легуються промислові мастила для підвищення їх експлуатаційних властивостей. Підтвердженням цьому стали реологічні дослідження, в яких вивчалися особливості течії прошарків очищеної вазелінової олії, яка не утворює приповерхневих структурованих шарів, і легованої олеїновою кислотою (C₁₈H₃₄O₂) об'ємною концентрацією ~1% (рис. 5). Гранична (при г > 0) в'язкість з⁰еф прошарків вазелінової олії з домішкою C₁₈H₃₄O₂, також як і промислових мастил, вища у порівнянні з в'язкістю «об'ємною» зо препарату не легованого ПАР (з⁰від~1,2-1,3 при D~1,5; 4,5 мкм). Так у цих експериментах було встановлено функціональне призначення присадок ПАР в заводських мастильних рідинах - сприяти організації приповерхневого структурованого шару (ЕРК) через формування на підкладці гомеотропного запалювального шару молекул ПАР з підвищеною до нормальних навантажень носівною здатністю.

Поряд з вивченням характеру впливу ПАР на в'язкісні характеристики надтонких прошарків мастил та їх базових компонент були проаналізовані криві течії препаратів з домішками рідкого кристала (табл. 1). Актуальність проведення таких експериментів пов'язана з відомими сучасними дослідженнями трибологічних характеристик індивідуальних рідких кристалів і легованих їх домішками високоефективних мастильних систем. До переваг останніх відносяться висока змащувальна здатність та широкий спектр застосування в галузях техніки, недоступних традиційним мастилам (нанотрибологія).

З експериментальних результатів випливало, що добавки РК до досліджуваних рідин в більшій мірі, ніж C₁₈H₃₄O₂, позначалися на реології мікронних прошарків (табл. 1). Як видно з таблиці 1, і значення в'язкості з⁰від, і швидкості деформацій г^**, при яких шари руйнувалися, істотно вище для мастильних систем з РК. Це, у свою чергу, є свідченням кращої структурної організації їх приповерхневих шарів порівняно з мастилами, легованими жирними кислотами.



Рис. 4. Залежності відносної в'язкості звід прошарків мінерального мастила SAE 15W40 від швидкості зсуву г. Товщина прошарків D: ^ -1,5 мкм; ? - 4,5 мкм, ? ?7 мкм. Т = 294ч297 К.

Рис. 5. Залежності відносної в'язкості звід прошарків вазелінової олії з домішкою C18H34O2 (~ 1%) від швидкості зсуву г. Товщина прошарків D: ? - 1,5 мкм, ? - 4,5 мкм, _ - 7ч30 мкм. Т = 302 К.

Таблиця 1

Результати реологічних досліджень вазелінової олії і моторного мінерального мастила SAE 15W40 з домішками C₁₈H₃₄O₂ і РК в прошарках різної товщини

D, мкм	вазелінова олія	мінеральне моторне мастило SAE 15W40
	з домішкою олеїнової кислоти C18H34O2 (~ 1%)	з домішкою РК (~1%)	заводське (жирні кислоти ~1-3%)	заводське с домішкою РК (~1%)
	з0від (г?0)	г**, с-1 (зеф?з0)	з0від (г?0)	г**, с-1 (зеф?з0)	з0від (г?0)	г**,с-1 (зеф?з0)	з0від (г?0)	г**, с-1 (зеф?з0)
1,5 4,5 6,5 8,5	1,3 1,2 1 1	4000 1500 - -	2,6 1,6 1,3 1	> 4000 > 3000 800	1,5 1,3 1 1	3500 1500 - -	2,6 2,25 1,8 1,3	> 4000 > 3000 > 3000 ~ 1000

Також як і для граничних вуглеводнів була встановлена відміна в'язкісно-температурних залежностей з=f(T) аліфатичного мінерального мастила в прошарку товщиною D~1,5 мкм і в «об'ємі» (рис. 6), пов'язана, як і раніше, з наявністю орієнтаційно-впорядкованих шарів у прошарку. У прикладному відношенні це свідчить про невідповідність експлуатаційного значення в'язкості мастила своєму паспортному значенню, яке не враховує наявності квазірідкокристалічних шарів в прошарку, і тому не цілком відбиває відповідні властивості мастила в реальних умовах його «роботи».

Поряд з температурним режимом, важливим показником безвідмовної роботи більшості механізмів є і відсутність в мастильних рідинах води. Збільшення концентрації останньої в мастилі в результаті порушення герметичності системи охолодження може призвести до катастрофічного зносу поверхонь вузлів тертя і відмови механізму.

Рис. 6. В'язкісно-температурна залежність мінерального мастила SAE 15W40: ? - зо «об'ємна», виміряна капілярним віскозиметром, ? - зеф прошарку товщиною D~1,5 мкм, виміряна віскозиметром ротаційним. Тому досліджувалися реологічні особливості течії надтонких мастильних прошарків з різною концентрацією в них води, і на підставі отриманих результатів встановлювався взаємозв'язок між структурними характеристиками препаратів та її умістом. Визначено, що домішки води в малих концентраціях (~ 1%), відповідних показникам бракування її гранично допустимого умісту в моторних мастилах, нівелювали в'язкісні відмінності в «об'ємі» рідини і в тонкому прошарку - коефіцієнт в'язкості зеф в прошарку D = 1,5 мкм збігався з «об'ємним» значенням зо в межах помилок вимірювання. Встановлені закономірності пов'язані з порушенням адсорбційної рівноваги молекул ПАР мастила в результаті їх взаємодії з молекулами води і наступним руйнуванням ЕРК шарів.

Розділ 4 присвячений розробці реологічних моделей течії гетерофазних прошарків рідин з приповерхневими структурованими шарами. У рамках моделей, на підставі експериментальних реокривих звід=f(г), оцінені структурні параметри шарів, такі як їх товщина ds, її зміна з інтенсивністю течії ds=f(г) і ступінь орієнтаційного упорядкування молекул у шарах. Таке модельне зображення структурно-неоднорідних прошарків пов'язано з відсутністю подібних реологічних моделей в класичній неньютонівській реології і тому неможливістю визначення параметрів структури шаруватих гетерофазних систем.

Рис. 7. Схема прошарку рідини з ЕРК шарами «постійної в'язкості» в проміжку ротаційної пари віскозиметра. 1,2 - циліндри пари; зs і зо - в'язкості ЕРК шару та ізотропної рідини; ds - товщина ЕРК шару; D - загальна товщина прошарку; h - товщина прошарку ізотропної рідини, щ - кутова швидкість обертання зовнішнього циліндра 2.

Для оцінки параметрів шару була запропонована реологічна модель течії прошарку з орієнтаційно-впорядкованими шарами «постійної в'язкості» (рис. 7). У рамках моделі постулюється сталість в'язкості по всьому ЕРК шару (зs=const) і її незалежність від швидкості градієнтної течії г: при встановленні течії Куетта в прошарку (обертання циліндра 2 ротаційного віскозиметра при нерухомому циліндрі 1), відбувається руйнування молекулярної впорядкованості - шар «зрізується», його товщина ds(г) зменшується з інтенсивністю течії, і рідина переходить у ізотропну фазу з в'язкістю зо. немезоген мікроструктура підкладка

З рівняння Нав'є-Стокса (3) для лінійної швидкості V() зсувної течії рідини в проміжку і рішення крайової задачі

, (3)

з урахуванням зчеплення плинної рідини зі стінками й умови спряження швидкостей і в'язких напружень на межах зон (4):

V1(Ra)=0;V1(Rb)=V2(Rb);V3(Rc)=V2(Rc);V3(Rd)=Rd;

1(Rb)=2(Rb);2(Rc)=3(Rd) (4)

визначався момент сил в'язкого тертя Мтр, які закручують циліндр 1 (при D«R, RaRdR):

, (5)

де l - довжина твірної циліндрів ротаційної пари.

З рівності визначеного експериментально моменту сил в'язкого тертя розрахунковому (5), отримано співвідношення, що зв'язує товщину ЕРК шару ds(г) з коефіцієнтом «ефективної» в'язкості зеф(г) прошарку, в'язкістю рідини в «об'ємі» (зо), в'язкістю ЕРК шару (зs) та товщиною прошарку D:

(6)

На підставі експериментальних зеф(г) залежностей з (6) оцінювалася початкова товщина шару d0s(г>0), характер зміни його товщини з течією ds=f(г) і розраховувалася «гідродинамічна міцність» г^*, яка в рамках прийнятої моделі характеризувала ступінь впорядкованості молекул в структурованих шарах.

Параметр г^* визначався як величина швидкості зсувної деформації, при якій товщина ЕРК шару зменшується в е раз: ds(г^*)=d0s/е.

Розрахункові залежності ds=f(г) н-гептадекана в прошарках різних товщин (D ~ 1,5 мкм, 4,5 мкм, 10,5 мкм, 15 мкм) наведені на рис. 8. Як випливає з рисунка, подвоєна початкова товщина ЕРК шару н-гептадекана відповідає товщині прошарку для значень D ~ 1,5 мкм, 4,5 мкм і 10,5 мкм (2d0s?D) - прошарки цих товщин представлені тільки ЕРК шарами. При D ~ 15 мкм товщина шару - d0s ~ 5,5 мкм (2d0s < D), що в рамках моделі описується появою ізотропної рідини між ЕРК. Таким чином, початкова товщина структурованого шару н-гептадекана, сформованого на металевій підкладці, склала d0s ~ 5,5 мкм. Зменшення ds зі збільшенням г свідчить про руйнування («зрізання») шару з переходом його в ізотропну фазу. У свою чергу зниження г^* із збільшенням товщини шару є результатами недосконалості моделі однорідного ЕРК, локальна впорядкованість якого, описувана параметром «міцності» г^*, знижується (рис. 8) з віддаленням від поверхні підклади.

Рис. 8. Залежність товщини ЕРК шару ds від швидкості зсувної деформації г, розрахована в моделі шару «постійної в'язкості» для прошарків н-гептадекана різної товщини D: 1 - 1,5 мкм, 2 - 4,5 мкм, 3 - 10, 5 мкм, 4 - 15 мкм. Т = 295 ч 297 К.

Аналогічний характер розрахункових залежностей ds=f(г) був отриманий і для інших об'єктів дослідження (табл. 2). З таблиці випливає, що товщини орієнтаційно впорядкованих шарів мінеральних і синтетичних мастильних рідин, сформованих на металевих підкладках, d0s ~1ч2 мкм. Для гомологів граничних вуглеводнів d0s і г^* зростали зі збільшенням довжини ланцюга молекули. Товщини їх ЕРК шарів на металі склали d0s(С₁₃Н₂₈, С₁₄Н₃₀) ~2 мкм і d0s(С₁₆Н₃₄, С₁₇Н₃₆) ~ 5,5 мкм відповідно.

Підвищення температури негативно позначилося на структурних характеристиках граничних вуглеводнів: незначно зменшилася товщина d0s їх шарів і в більшій мірі молекулярна впорядкованість (г^*). Добавки ПАР та РК підвищували як товщину шарів препаратів, так і молекулярну впорядкованість у них, яка визначається значенням г^*.

Однак, і розмитість міжфазної межі, яка виникала з вимірів ППЗ, і отримана в рамках моделі шару «постійної в'язкості» залежність «гідродинамічної міцності» г^* від товщини шару (табл. 2), свідчили про структурну неоднорідність самого шару ЕРК.

Тому для аналізу характеру течії прошарків була запропонована їх модель, яка містить приповерхневі шари із змінною по мірі віддалення від стінки впорядкованістю і, відповідно, структурно чутливим коефіцієнтом в'язкості, залежними від інтенсивності течії (рис. 9).

Рис. 9. Модель течії неоднорідного рідкого прошарку з ЕРК шарами «змінної в'язкості». 1,2 - підкладки; V - лінійна швидкість переміщення рухомої підкладки, з_1,2 - в'язкість ЕРК шарів, зо - в'язкість ізотропної рідини, V(y) - профіль швидкості течії прошарку, D - товщина прошарку, ds - товщина шару.

У тому ж прийнятому вище наближенні (D « R) течія коаксіального прошарку розглядається як плоска. У ній при кожній швидкості зсувної деформації , яка задається переміщенням V підкладки 1, встановлюється певний профіль швидкості (розподіл V(y), 0yD), обумовлений відповідним розподілом величини коефіцієнта в'язкості (y). Цей розподіл, у свою чергу, визначається змінною по шарам структурою, яка змінюється з інтенсивністю течії.

Аналітичний зв'язок профілів швидкості V(y) з локальним коефіцієнтом в'язкості представлявся у вигляді степеневої залежності для шару I:

з₁(y)=C₁/[V₁(y) - V₁(0)]^е (7а)

і для шару II:

з₂(y)=C₂/[V₂(D) - V₂(y)]^е (7б)

з невідомою величиною показника е, що визначає ступінь прийнятого функціонального зв'язку профілю в'язкості з профілем швидкості течії по прошарку. У разі відсутності структури, для ізотропної рідини, з(y)=const=зо, профіль V(y) - лінійний і е = 0.

В зоні структурованих шарів з(y) ? const і із запропонованого зв'язку (7) усталених (y) і V(y) виходить, що е ? 0 і тим більше, чим вище упорядкування молекул у приповерхневих шарах. Таким чином, введений показник е характеризує ступінь структурування ЕРК шару, будучи аналогом параметра орієнтаційного порядку. З наближенням до стінок (y0, yD) швидкість рідини зменшується, при цьому з (7) видно, що структурованість і, відповідно, коефіцієнт в'язкості з(y) підвищуються (рис. 10). У рамках такого підходу в гідродинамічному моделюванні відбивається і те, що на стінках індукований поверхнею шар максимально структурований. Так, при е > 0 будуть забезпечені нескінченні значення відповідних коефіцієнтів в'язкості (з1,2>?), які визначають жорсткий кристалічний стан рідини на стінці (рис. 10).

Таблиця 2

Структурні параметри ЕРК шару «постійної в'язкості» індивідуальних граничних вуглеводнів, мінеральних та синтетичних мастил на їх основі, основі кремнію і полігліколю

Рідина	Товщина рідкого прошарку D, мкм	Товщина ЕРК шару «постійної в'язкості» d0s, мкм	«Гідродинамічна міцність», г*, с-1
С16Н34, С17Н36 Т=295ч297 К	1,5 4,5 10,5 15	~5,5	~6000 ~3500 ~1800 ~800
С16Н34, С17Н36 + 1% C18H34O2 Т= 296ч298 К	1,5 4,5 10,5 15	~7,5	~7000 ~5000 ~2500 ~2000
С16Н34, С17Н36 при різних температурах Т,К	295 Т=308 322	1,5	~0,75 ~0,65 ~0,55	~6000 ~5000 ~3500
С13Н28, С14Н30 Т= 296ч298 К	1,5 4,5	~2	~4500 ~2400
Синтетичні мастила на основі аліфатиків і полігліколю (у складі присадки ПАР - жирні кислоти ~1-3 %) Т=295ч297 К	1,5	~0,75	~2500-3500
Полідиметилсілоксан Т=295ч297 К	1,5 4,5	~2	~5500 ~1500
Мінеральні моторні мастила SAE 15W40 (у складі присадки ПАР - жирні кислоти ~1-3 %) Т=295ч297 К	1,5 4,5	~2	~3500 ~1000
Мінеральні моторні мастила SAE 15W40 з домішками РК (~1%) Т=295ч300 К	1,5 4,5 6,5 8,5	~4	~6000 ~3000 ~1000 ~500
Вазелінова олія + 1% C18H34O2 Т=302К	1,5 4,5	~2	~3000 ~800
Вазелінова олія с домішкою РК (~1%) Т=295ч300 К	1,5 4,5 6,5	~3	~5000 ~1200 ~400

З урахуванням неперервності коефіцієнта в'язкості на межах між приповерхневими шарами I і II і центральною зоною об'ємно-в'язкої течії III (з₁(y=ds)=зо, з₂(y=D-ds)=зо, з₃=сonst=зо залежності для коефіцієнтів в'язкості структурованих шарів I і II мають вигляд:

, . (8)

З неперервності дотичних напружень на межах y = ds и y = D - ds:

(9)

випливає неперервність градієнта швидкості (dV_j/dy) - гладке спряження швидкісних профілів Vj(y) між собою.

Показано, що в рамках такого підходу взаємозв'язок між експериментальними значеннями в'язкості (зеф(г) і зо) і шуканими модельними параметрами ЕРК шару ds(г) і е зображується у вигляді:

. (10)

Очевидно, що вимірювана в'язкість зеф(г) залежить від складу прошарку: співвідношень товщин ЕРК шарів 2ds, ізотропної рідини (D - 2ds) та їх коефіцієнтів в'язкості: інтегральної - шару <з_s(y)> (усередненої по його товщині ds) і зо. З інтенсивністю течії г в прошарку змінюється ds=f(г) і, в розглядуваній задачі, - розподіл по шару його в'язкості зs(y). При відсутності течії (г > 0) нерухомий ЕРК шар характеризується певним «граничним» коефіцієнтом в'язкості незруйнованої структури <з0s> і «початковою» товщиною d0s, одною і тою ж у всіх прошарках D2d0s. У таких прошарках їх «гранична ефективна» в'язкість змінюється з товщиною з⁰еф(D) тільки за рахунок різної частки центральної III зони рідини з коефіцієнтом в'язкості з3 = зо. Прошарки, починаючи з D = 2d0s і тонше, містять тільки структуровані шари. В'язкість таких прошарків визначається лише в'язкістю <з0s> шарів, а в разі структурної неоднорідності з0s(y) останніх - і їх загальною товщиною.

Ввівши комплекс K

, (11)

і з урахуванням того, що «ефективна» в'язкість зеф прошарку при г > 0 відповідає «граничному» значенню з⁰еф у відсутності його течії, а «початкова» товщина шарів при цьому максимальна і дорівнює d0s, вираз «граничного» комплексу K = K0 має вигляд:

, (12)

очевидно що при

D2d_0s . (13)

Рис. 11. Розрахункові залежності комплексу K₀ від товщини прошарку D вазелінової олії з домішками: ? - C₁₈H₃₄O₂ (~1%): d0s~2,5 мкм, е~0,2; ? - РК (~1%): d0s~3 мкм, е ~0,46. Т=295ч300 К.

Таким чином, експериментально установлювана в ізотермічних дослідах з прошарками препарату різних товщин величина з⁰еф/зо (при г>0) дозволяє по залежності K0=f(D), що має вигляд двох прямих, які перетинаються в точці D=2d0s і K0 =1/, розрахувати параметри ЕРК шару і d0s.

На рис. 11 представлені розрахункові залежності K0 = f(D) для вазелінової олії, легованої домішками олеїнової кислоти і РК. Як видно, модельні параметри ЕРК шару: його товщина d0s і значення е більше для препарату з домішкою РК (d0s ~ 3 мкм, е ~ 0,46) в порівнянні з C₁₈H₃₄O₂ (d0s ~ 2,5 мкм, е ~ 0,2), а, отже, вище і ступінь структурної організації його ЕРК шарів.

Результати розрахунків параметрів структури об'єктів дослідження в модельному зображенні структурованого шару «змінної в'язкості» зведені в табл. 3. Як випливає з таблиці, значення d0s і е індивідуальних граничних вуглеводнів підвищувалися із зростанням ланцюга їх молекул.

Аналогічні, пов'язані з розміром молекул, закономірності спостерігалися і в прошарках мастил, легованих домішками олеїнової кислоти і РК. Як і раніше, підвищення структурних характеристик об'єктів дослідження пов'язано зі збільшенням орієнтаційної впорядкованості їх молекул.

Таблиця 3

Структурні параметри ЕРК шарів досліджуваних аліфатиків, розраховані в моделі шару «змінної в'язкості». Т=295ч300 К.

Рідина	Початкова товщина ЕРК шару d0s, мкм	«Модельний параметр порядку» е
C16H34, C17H36	~ 4	~0,42
C16H34, C17H36 + C18H34O2 (~1%)	~ 4,5	~0,54
C13H28, C14H30	~ 3	~0,25
Вазелінова олія + C18H34O2 (~1%)	~ 2,5	~0,2
Вазелінова олія + РК (~1%)	~ 3	~0,46
Моторне мінеральне мастило SAE 15W40 (у складі жирні кислоти ~1-3%)	~ 3	~0,26
Моторне мінеральне мастило SAE 15W40 + РК (~1%)	~ 4	~0,5

ВИСНОВКИ

1. Розроблено нові експериментальні методики дослідження структурних особливостей надтонких прошарків рідин.

2. Встановлено, що на металевій підкладці індивідуальні граничні вуглеводні та мастильні рідини на їх основі, і на основі кремнію, полігліколю утворюють приповерхневі орієнтаційно-впорядковані шари товщиною ~ 1 ч 5 мкм.

3. Запропоновано структурні моделі гетерофазних шаруватих прошарків, в рамках яких за результатами оптичних і реологічних експериментів проведена оцінка параметрів структури їх ЕРК шарів.

4. Встановлено, що епітропно-рідкокристалічні шари структурно неоднорідні - фазова межа, що відокремлює їх від об'ємної частини прошарку, розмита, і ступінь молекулярної впорядкованості зменшується з віддаленням від поверхні підкладки.

5. Виявлено кореляцію параметрів структури ЕРК шарів н-алканів з довжиною ланцюга їх молекули в ряду C₁₃H₂₈, C₁₄H₃₀, C₁₆H₃₄, C₁₇H₃₆: і товщина шару, і ступінь орієнтаційної впорядкованості молекул зі збільшенням гомологічної різниці СН₂ підвищуються.

6. Встановлено, що нанесення спрямованого мікрорельєфу на металеві підкладки, що обмежують прошарок, сприяє планарній орієнтації молекул в ЕРК шарах немезогенів.

7. Показано, що організації структурованих приповерхневих шарів індивідуальних граничних вуглеводнів та мастил на їх основі сприяють домішки ПАР і РК сполук.

8. Встановлено відміну важливих в прикладному відношенні в'язкісно-температурних залежностей мастильних рідин в тонких прошарках і в «об'ємі», що свідчить про невідповідність експлуатаційних значень в'язкості мастил та індексу в'язкості паспортним значенням, які не враховують наявності на поверхнях тріад тертя приповерхневих структурованих шарів.

9. Досліджено вплив на властивості шарів зміни температури і домішок води і встановлено, що їх підвищення негативним чином позначається на структурних параметрах ЕРК - призводить до зниження орієнтаційної впорядкованості молекул у шарах з наступним руйнуванням останніх.

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАННИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Поповский А.Ю. Методика исследования оптической анизотропии неоднородных микронных прослоек / А.Ю. Поповский, С.В. Кириян, Б.А. Алтоиз, А.Ф. Бутенко // Физика аэродисперсных систем. - 2006. - № 43. - С.45-54.

2. Алтоиз Б.А. Структурированные приповерхностные слои нормальных алканов / Б.А. Алтоиз, С.В. Кириян // ИФЖ. - 2010. - Т.83, № 3. - С. 608-613.

3. Алтоиз Б.А. Структурированные приповерхностные слои синтетических и полусинтетических масел на подложке с профилированным микрорельефом / Б.А. Алтоиз, С.В. Кириян, А.Ю. Поповский // Физика аэродисперсных систем. - 2007. - № 44. - С. 58-66.

4. Алтоїз Б.А. Реологічна модель течії структурованих ЕРК шарів «постійної в'язкості» / Б.А. Алтоїз, С.В. Кіріян, О.А. Шатагіна // Вісн. Львів. Ун-ту. Серія Фізична. - 2010. - №45. - С. 45-52.

5. Кириян С.В. Эпитропные жидкокристаллические слои синтетических масел и их влияние на сдвиговое течение / С.В. Кириян, Б.А. Алтоиз // Физика аэродисперсных систем. - 2008. - № 45. - С.72-77.

6. Кириян С.В. Реология моторных масел с квазижидкокристаллическими слоями в триаде трения / С.В. Кириян, Б.А. Алтоиз // Труды МФТИ. - 2010. - Т. 2, № 2. - С. 101-106.

7. Кириян С.В. Влияние примеси воды на вязкость микронных прослоек синтетических масел на основе полиальфаолефинов и полигликоля / С.В. Кириян, Б.А. Алтоиз // Физика аэродисперсных систем. - 2009. - № 46. - С. 133-141.

8. Алтоиз Б.А. Исследование эффективной вязкости тонких прослоек алифатических жидкостей в поле флуктуационных сил, порождаемых твердыми подложками / Б.А. Алтоиз, С.В. Кириян, Е.А. Шатагина // Журнал технической физики. - 2010. - Т.80, № 10. - С. 37-40.