Анотація до роботи:

Мельник Р.М. Процеси скорельованої перколяції в гетерогенних системах – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.24 – фізика колоїдних систем. Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д.Овчаренка НАН України, Київ, 2004.

Запропонована нова асоціативна модель для широкого класу задач скорельованої перколяції на ґратках вузлів і зв’язків. Для цієї моделі проаналізовано режими росту кластерів і здійснені дослідження поведінки порогу перколяції. Розвинена ґраткова модель скорельованих водневозв’язаних систем і досліджена залежність середнього розміру дірок від параметру асоціативності f. Показано, що низька розчинность великих вуглеводневих молекул в водневозв’язаних структурованих рідинах, таких як вода, може бути наслідком сильної скорельованості між молекулами розчинника. Вивчено особливості електричного руйнування для ґраткових резисторних моделей з відновлювальними базисними елементами. Виявлено, що для таких систем спостерігаються періодичні процеси руйнування–відновлення. Здійснено порівняльний аналіз кінетики руйнування для моделей перколяційного пробою типу провідник-надпровідник (ПН) і провідник-діелектрик (ПД). Встановлено, що в умовах динамічного руйнування для цих моделей спостерігається просторова самоорганізація систем. Запропоновано комбінований варіант моделі ПД-ПН для пояснення аномалій тиксотропно-реопексичного переходу концентрованих колоїдних дисперсій. Здійснено порівняння чисельних досліджень з експериментальними реологічними даними, отриманими для тиксотропних водних суспензій каолінової глини.

Робота розширює галузь застосування перколяційної теорії. Результати роботи, запропоновані моделі можуть бути використані для подальшого вивчення механізмів електроруйнування, процесів перколяції, росту кластерів, міжчастинкової асоціації, утворення фрактальних структур, механічного руйнування і структуроутворення в концентрованих колоїдних дисперсіях, що важливо для фізики колоїдних систем і молекулярної фізики.

1. Запропонована узагальнена ґраткова модель асоційованого росту кластерів, контрольована параметром асоціативної взаємодії f і охоплює широкий клас задач скорельованої перколяції. Моделі випадкової послідовної адсорбції (RSA, f-1), випадкової перколяції (RP, f=0) і щільного росту кластерів (Едена, f1). Виявлено два режими росту кластерів: режим короткодіючих кореляцій (при f0.9) і режим росту компактних структур (при f>0.9). Здійснено скейлінгові дослідження поведінки перколяційної концентрації при зміні параметра асоціації для анізотропної та ізотропної моделей росту кластерів. Встановлено, що для режиму короткодіючих кореляцій відбувається зменшення перколяційного порога J_С при зростанні ефективного координаційного числа Z_С, а для режиму росту компактних структур характерна протилежна поведінка.

2. Розвинена ґраткова модель скорельованих водневозв’язаних систем і досліджена залежність середнього розміру дірок від параметра асоціативності f. Показано, що, у разі зменшення параметра асоціативності f, яке відповідає посиленню відштовхування молекул, або їх взаємної координації, відбувається зменшення розміру пустот. Низька розчинність великих вуглеводневих молекул в водневозв’язаних структурованих рідинах – таких, як вода, може бути наслідком сильної скорельованості між молекулами розчинника.

3. Досліджено особливості електричного руйнування і часової залежності процесів перколяції для ґраткових резисторних моделей за наявності ресилінгу резисторів після їхнього руйнування. Показано, що ступінь зруйнованості і електрична провідність такої системи періодично змінюється з часом, що відповідає періодичній повторюваності просторових картин електроруйнування. Коливні процеси пригнічуються за наявності стохастичності в умовах руйнування базисних елементів.

4. Оцінено внесок термоплазмолізного механізму під час руйнування мембран біологічної клітини під дією імпульсних електричних полів. Виконано чисельний аналіз просторового розподілу температур в біологічній клітині під дією імпульсного електричного поля і виявлено два режими підвищення температури на мембрані DT_m з часом t під дією електричного поля, повільний DT_mt^1/2 і швидкий DT_mt.

5. Здійснено порівняльний аналіз кінетики руйнування для моделей перколяційного пробою типу провідник-надпровідник (ПН) і провідник-діелектрик (ПД). Дослідження здійснено для детерміністичної і динамічної моделей із врахуванням ресилінгу і зміщення елементів ґратки, викликаним перемішуванням. Показано, що в умовах динамічного руйнування для цих моделей характерна просторова самоорганізація систем.

6. Запропоновано комбінований варіант моделі ПД-ПН для пояснення тиксотропно-реопексичного переходу концентрованих колоїдних дисперсій, їх осцилюючої поведінки. Здійснено порівняння чисельних досліджень з експериментальними реологічними даними, отриманими для тиксотропних водних суспензій каолінової глини для різних концентрацій і зі сталою швидкістю зсуву. Виявлено, що процеси відновлення зв’язків в умовах динамічного руйнування і перемішування спонукають до виникнення самоорганізаційних структур, еволюція яких може спричиняти тиксотропно-реопексичну поведінку та осциляції в’язкості, простежувані в експериментальних дослідженнях.

Публікації автора:

1. Лебовка М.І., Мельник Р.М., Купчик М.П., Гулий І.С. Електричний пробій в ґратках резисторів при наявності ресилінгу // Журнал фізичних досліджень. – 2003. – Т.7, №1. – С.93-97.

2. Мельник Р.М., Лебовка М.І., Паховчишин С.В., Огенко В.М. Моделювання тиксотропно-реопексичного переходу концентрованих нановимірних глинистих суспензій // Доповіді НАН України. – 2003. – №11. – С.65-70.

3. Мельник Р.М., Лебовка М.І., Купчик М.П., Паховчишин С.В. Моделювання руйнування неоднорідних систем із ресилінгом // Наукові записки НаУКМА. Фізико-математичні науки. – 2002. – Т.20. – С.53-58.

4. Лебовка М.І., Мельник Р.М., Купчик М.П., Бажал М.І., Серебряков Р.А. Локальна генерація омічного тепла на мембранах клітин при електрообробці біологічних тканин // Наукові записки НаУКМА. Фізико-математичні науки. – 2000. – Т.18. – С.51-56.

5. Лебовка М.І., Мельник Р.М. Граткова модель розчинності вуглеводневих молекул у водному розчині // Наукові записки НаУКМА. Спеціальний випуск. – 1999. – Т.9. – Ч.2. – С.299-304.

6. Лебовка М.І., Мельник Р.М., Купчик М.П. Перколяційний перехід для моделі скорельованого росту // Наукові записки НаУКМА. Природничі науки. – 1998. – Т.5. – С.38-46.

7. Паховчишин С.В., Лебовка М.І., Мельник Р.М., Скочеляс А.Б. Реологічні властивості тампонажних сумішей, що розширяються в процесі тужавіння // Нафт. і газова пром-сть. – 2001. – №5 – С.33-34.

8. Купчик М.П., Гулий І.С., Лебовка М.І., Матвієнко А.Б., Мельник Р.М., Сидорченко О.І. Наукові і практичні основи електротехнологій харчових виробництв // Наукові праці УДУХТ – 2002. – №11 – С.121-124.

9. Гулий І.С., Купчик М.П., Лебовка М.І., Бажал М.І., Мельник Р.М., Серебряков Р.А. Електроплазмоліз харчових продуктів: від моделей до практичного застосування // Наукові праці УДУХТ. – 2000. – №8. – С.37-40.

10. Мельник Р.М., Лебовка М.І., Купчик М.П., Бажал М.І., Серебряков Р.А. Моделювання електроплазмолізу рослинної тканини при врахуванні процесів ресилінгу клітин // Наукові праці УДУХТ – 2001. – Ч.ІІ. – №10 – С.180-181.

11. Серебряков Р.А., Бажал М.І., Купчик М.П., Лебовка М.І., Мельник Р.М., Воробйов Є.І. Оптимізація імпульсного електроплазмолізу: вплив вторинних факторів на ефективність електрообробки // Наукові праці УДУХТ – 2001. – Ч.ІІ. – №10 – С.178-179.

12. Лебовка Н.И., Мельник Р.М., Купчик М.П., Бажал М.И., Серебряков Р.А. Механизм омического нагревания клеточных биосистем // Обработка дисперсных материалов и сред. – Одесса: НПО “ВОТУМ”, 2000 – Выпуск 10. – С.176-179.

13. Лебовка Н.И., Мельник Р.М., Манк В.В., Бажал М.И., Купчик М.П., Цимбал А.С. Перколяционные модели электропробоя гетерогенных систем // Научная конференция “Коллоидная химия и физико-химимческая механика природных дисперсных систем”. – Одесса: НПО “ВОТУМ”. – 1997. – С.160.

14. Лебовка М.І., Мельник Р.М., Купчик М.П. Вивчення перколяційних характеристик для моделей електропробою асоційованого анізотропного росту // Міжнародна наукво-технічна конференція “Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість”. – К.: УДУХТ. – 21-24 жовтня 1997. – С.115.

15. Лебовка М.І., Мельник Р.М., Шмагін А.В. Перколяційний перехід в моделях з анізотропною взаємодією // 3-тя щорічна наукова конференція “Україна: людина, суспільство, природа”. – К.: НаУКМА. – 23-24 січня 1997. – С.171.

16. Lebovka N.I., Melnyk R.M. Solubility and H-bonding in aqueous solution. 3. The lattice model of solubility of hydrocarbon molecules // International Conference “Hydrogen bond”. – Kyiv, 10-15 May 1998. – С.118.

17. Мельник Р.М., Лебовка М.І., Купчик М.П. Аналіз морфології структур асоційованого росту // 4-та щорічна наукова конференція НаУКМА “Україна: людина, суспільство, природа”. – К.: НаУКМА. – 22-23 січня 1998. – С.205.

18. Лебовка М.І., Мельник Р.М. Граткова модель розчинності вуглеводневих молекул у водному розчині // Дні науки НаУКМА, підсекція фізики. – Київ, 1-5 лютого 1999. – С.35.

19. Лебовка Н.И., Мельник Р.М., Купчик М.П., Бажал М.И., Серебряков Р.А. Механизм омического нагревания клеточных биосистем // Сборник тезисов Х юбилейной международной научной школы “Вибротехнология-2000”. Одесса, 2000. – С.43.

20. Мельник Р.М. Модель електроруйнування біотканини із відновленням у системах з скорельованою взаємодією // Дні науки НаУКМА, підсекція “Фізика”. – Київ, 22-26 січня 2001. – С.32.

21. Мельник Р.М., Андреєв А.Ю., Лебовка М.І., Паховчишин С.В. Моделювання міжчастинкової взаємодії у водних дисперсіях кремнезему і монтморилоніту // Міжнародна конференція студентів та молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики “Еврика - 2001”. – Львів, 16-18 травня 2001. – С.209-210.

22. Паховчишин С.В., Лебовка М.І., Скочеляс А.Б., Мельник Р.М., Андреєв А.Ю. Моделювання міжчастинкової взаємодії у керамічних масах // Міжнародна конференція “Передова кераміка – третьому тисячоліттю” (Ceram – 2001). – Київ, 5-9 листопада, 2001. – С.192.

23. Мельник Р.М., Лебовка М.І. Самоорганізація процесів руйнування на регулярних гратках резисторів при наявності ресилінгу // Дні науки НаУКМА, підсекція “Фізика”. – Київ, 27-31 січня 2003. – С.33.

24. Melnyk R.M., Lebovka N.I., Pahovchyshyn S.V., and Ogenko V.M. Simulation of thixotropic-rheopectic transition in concentrated nanosized clay suspensions // 2^nd International Conference “Physics of liquid matter: modern problems”. – Kyiv, 12-15 September 2003. – С.70.