
THEORETICAL SUBSTANTIATION OF THE PHYSICAL MECHANISM OF ULTRASONIC CAVITATION DESTRUCTION OF MACROMOLECULES
Author(s) -
Roman N. Golykh,
В.Н. Хмелёв,
Vyacheslav D. Minakov,
И.А. Маняхин,
Д.А. Ильченко
Publication year - 2021
Publication title -
ûžno-sibirskij naučnyj vestnik
Language(s) - English
Resource type - Journals
ISSN - 2304-1943
DOI - 10.25699/sssb.2021.40.6.043
Subject(s) - cavitation , shock wave , shock (circulatory) , mechanics , bubble , materials science , acoustics , mechanism (biology) , vibration , ultrasonic sensor , nonlinear system , physics , quantum mechanics , medicine
Многообещающее направление исследований, которое потенциально может служить базой для создания эффективной технологии управления свойствами полимеров – воздействие механическими колебательными возмущениями на высокомолекулярную среду. В реальных неотверждённых полимерах механические колебательные возмущения, как правило, представляют собой кавитационно-акустическое воздействие, т.е. линейные синусоидальные колебания, создаваемые в среде, инициируют вторичное явление – кавитационные пузырьки. Пузырьки при кавитационно-акустическом воздействии периодически расширяются и схлопываются, формируя микроударные волны. Таким образом, механические колебательные возмущения имеют две составляющие – линейная синусоидальная и нелинейная ударно-волновая. Основное воздействие на структуру полимеров оказывает ударно-волновая составляющая. Для реализации данного процесса с максимальной энергетической эффективностью необходимо выявить оптимальные режимы воздействия. Для выявления оптимальных режимов воздействия в статье теоретически обоснован физический механизм разрушения макромолекул, основанный на их соударении со скоростью, превышающей критическую за счёт формирования экстремальных условий по температуре и давлению в окрестности схлопывающегося кавитационного пузырька. A promising area of research that can potentially serve as a basis for creating an effective technology for controlling the properties of polymers is the effect of mechanical oscillatory disturbances on a high–molecular medium. In real uncured polymers, mechanical oscillatory disturbances, as a rule, represent a cavitation-acoustic effect, i.e. linear sinusoidal vibrations created in the medium initiate a secondary phenomenon - cavitation bubbles. Bubbles under cavitation-acoustic action periodically expand and collapse, forming micro-shock waves. Thus, mechanical oscillatory disturbances have two components – linear sinusoidal and nonlinear shock wave. The main effect on the structure of polymers has a shock-wave component. To implement this process with maximum energy efficiency, it is necessary to identify optimal exposure modes. In order to identify optimal exposure modes, the article theoretically substantiates the physical mechanism of destruction of macromolecules based on their collision with a velocity exceeding the critical one due to the formation of extreme conditions for temperature and pressure in the vicinity of a collapsing cavitation bubble.