RU2678191C1 - Method for studying ferroelectric nano-current manifestations of oxyhydrates gels of d- and f-elements and a device for detecting such pulsating ferroelectric nano-current manifestations - Google Patents

Method for studying ferroelectric nano-current manifestations of oxyhydrates gels of d- and f-elements and a device for detecting such pulsating ferroelectric nano-current manifestations Download PDF

Info

Publication number
RU2678191C1
RU2678191C1 RU2018126981A RU2018126981A RU2678191C1 RU 2678191 C1 RU2678191 C1 RU 2678191C1 RU 2018126981 A RU2018126981 A RU 2018126981A RU 2018126981 A RU2018126981 A RU 2018126981A RU 2678191 C1 RU2678191 C1 RU 2678191C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
gels
elements
gel
current
Prior art date
Application number
RU2018126981A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иванович Сухарев
Инна Юрьевна Апаликова
Виталий Олегович Апаликов
Борис Анатольевич Марков
Валерия Александровна Малахова
Original Assignee
Юрий Иванович Сухарев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Иванович Сухарев filed Critical Юрий Иванович Сухарев
Priority to RU2018126981A priority Critical patent/RU2678191C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2678191C1 publication Critical patent/RU2678191C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/16Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using titration
    • G01N31/162Determining the equivalent point by means of a discontinuity
    • G01N31/164Determining the equivalent point by means of a discontinuity by electrical or electrochemical means

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: group of inventions relates to analysis of aggregation stability of nanoparticles of colloidal systems, namely, gels of oxyhydrates of d- and f-elements. For this purpose, the oxyhydrate gel of d- and f-elements is synthesized from oxychloride salts of d- and f-elements while adding caustic soda or ammonia solution. Resultant gel is further placed in a device for detecting pulsating ferroelectric nano-current manifestations. Device is a container in the form of a glass comprising a lower graphite electrode, in which an upper graphite electrode is vertically installed with a gap, connected to each other through a voltage amplifier, wherein one of the electrodes rotates at a constant speed of 0.5 rpm. Voltage between the electrodes is measured for 5–8 hours every day for 70–90 days, and then the obtained measurement results are filtered, the voltage between the electrodes is converted into a ripple current according to formula I=0.2*10*U. Phase portraits of attractors are further constructed in the mathematical program MathLab, portions of the spectra of current pulsations are pointwise increased in the phase portrait, revealing a caustic or electroacoustic hologram, and the hologram structure is studied.EFFECT: group of inventions provides a visual image of fragments of the structure of water clusters, the analysis of which will allow studying and investigating the structure of gels of oxyhydrates of d- and f-elements at different points in time.7 cl, 12 dwg

Description

Способ исследования нанотоковых сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов и устройство для обнаружения таких нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений A method for studying nanocurrent ferroelectric manifestations of oxyhydrate gels of d- and f-elements and a device for detecting such nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов, а именно коллоидных систем. The invention relates to the field of research and analysis of materials, namely colloidal systems.

Изобретение позволяет изучить агрегационную устойчивость наночастиц коллоидных систем, в частности гелей оксигидратов d- и f- элементов, путем фиксации и измерения возникающих в них пульсаций электрического нанотока, анализа и построения на базе полученных данных электроакустических голограмм. The invention allows to study the aggregation stability of nanoparticles of colloidal systems, in particular gels of oxyhydrates of d- and f-elements, by fixing and measuring the pulsations of electric nanocurrent arising in them, analysis and construction of electroacoustic holograms based on the obtained data.

Исследование свойств гелей оксигидратов d- и f- элементов, например, циркония, олова, железа, алюминия, иттрия и т.д., и их структуры различными методами позволит в будущем получить различные модификации свойств гелей и их характеристик, в том числе стабильных во времени, а также позволит понять природу гелей неорганических полимеров, химических превращений в полимерных цепях.The study of the properties of the gels of oxyhydrates of d- and f-elements, for example, zirconium, tin, iron, aluminum, yttrium, etc., and their structure by various methods will allow in the future to obtain various modifications of the properties of the gels and their characteristics, including stable time, and also allows you to understand the nature of the gels of inorganic polymers, chemical transformations in polymer chains.

Существует ряд методов исследования коллоидных систем, такие как ультрамикроскопия, электронная микроскопия, нефелометрия и турбидиметрия, метод двойного лучепреломления, рентгенография, электронография.There are a number of methods for studying colloidal systems, such as ultramicroscopy, electron microscopy, nephelometry and turbidimetry, birefringence, radiography, and electron diffraction.

Коллоидные системы также исследуют посредством пропускания через них электрического тока или путем приложения электромагнитного излучения.Colloidal systems are also examined by passing an electric current through them or by applying electromagnetic radiation.

Так известен способ измерения функции распределения коллоидных частиц по размерам в водном растворе (RU 2634096, МПК G01N15/02, G01N27/06, G06F17/18, опубл. 23.10.2017 г.), заключающийся в помещении исследуемого коллоидного раствора в ячейку, представляющую собой плоский конденсатор, поляризацию раствора под действием внешнего электрического поля с напряженностью 1-103 В/см, измерение характеристик среды, их компьютерную обработку: расчет по формуле распределение по размерам коллоидных частиц.So there is a method of measuring the size distribution function of colloidal particles in an aqueous solution (RU 2634096, IPC G01N15 / 02, G01N27 / 06, G06F17 / 18, published October 23, 2017), which consists in placing the test colloidal solution in a cell, which is flat capacitor, solution polarization under the influence of an external electric field with a strength of 1-10 3 V / cm, measurement of the characteristics of the medium, their computer processing: calculation according to the formula, distribution by size of colloidal particles.

Также известен способ определения изменения степени агрегативной устойчивости коллоидных частиц остаточной нефти и связанной воды нефтеносного пласта после воздействия на него нефтевытесняющими реагентами (RU 2003079, МПК G01N22/00, опубл. 15.11.1993 г.), заключающийся в прокачке оторочки химического реагента через модель нефтеносного пласта, воздействие на нее электромагнитным излучением, определение наивероятнейших времен релаксации поляризации и суждение по полученным данным об изменении степени агрегативной устойчивости коллоидных частиц.There is also a method for determining the degree of aggregative stability of colloidal particles of residual oil and associated water of an oil reservoir after exposure to oil-displacing reagents (RU 2003079, IPC G01N22 / 00, published on November 15, 1993), which consists in pumping the rim of a chemical reagent through an oil-bearing model formation, exposure to it by electromagnetic radiation, determination of the most probable relaxation times of polarization and judgment on the basis of the data obtained on the change in the degree of aggregative stability of colloidal particles.

Однако известные способы не позволяют диагностировать и изучить все процессы, происходящие в гелях оксигидратов d- и f- элементов, а также эволюцию их свойств.However, the known methods do not allow to diagnose and study all the processes occurring in the oxyhydrate gels of d- and f-elements, as well as the evolution of their properties.

В ранних исследованиях профессора Сухарева Ю. И. (Сухарев Ю. И., Марков Б. А. Нелинейность гелевых оксигидратных систем. Екатеринбург: УрО РАН. 2005. 468c.) было доказано, что в гелях оксигидратов d- и f- элементов присутствуют самопроизвольные выплески (пульсации, импульсы) электрического нанотока, вызванные заряженными нанокластерными движениями в геле.In the early studies of Professor Sukharev Yu. I. (Sukharev Yu. I., Markov B. A. Non-linearity of gel oxyhydrate systems. Yekaterinburg: Ural Branch of RAS. 2005. 468c.), It was proved that d- and f-elements are present in oxyhydrate gels spontaneous outbursts (pulsations, pulses) of an electric nanocurrent caused by charged nanocluster motions in a gel.

Пульсирующие нанотоки указывают на постоянные изменения, происходящие в гелях оксигидратов d- и f- элементов - агрегация или слипание крупных частиц и высвобождение при этом легких носителей заряда.Pulsating nanocurrents indicate constant changes in the gels of oxyhydrates of d- and f-elements - aggregation or coalescence of large particles and the release of light charge carriers.

Именно, измерение и анализ возникающих самопроизвольных пульсирующих нанотоков, их природы и механизма возникновения, позволяет детально исследовать эволюцию и процессы структурообразования в гелях оксигидратов d- и f- элементов, синтезированных в различных условиях. Эти исследования в свою очередь могут быть использованы в промышленности (в катализаторах), медицине и научных исследованиях. Namely, the measurement and analysis of the arising spontaneous pulsating nanocurrents, their nature and mechanism of occurrence, allows us to study in detail the evolution and processes of structure formation in oxyhydrate gels of d- and f-elements synthesized under various conditions. These studies, in turn, can be used in industry (in catalysts), medicine, and scientific research.

Известен способ получения электрического тока в гелевых оксигидратных системах (RU 2300161, МПК Н01М6/22, Н0М8/20, опубл. 27.05.2007 г.), заключающийся в получении геля оксигидрата металла путем щелочного осаждения из раствора соли металла, помещении свежеприготовленного геля оксигидрата металла в полую трубку с закрепленными на концах платиновыми электродами, с которых снимается электрический ток на аккумулирующей установке.A known method of producing an electric current in gel oxyhydrate systems (RU 2300161, IPC Н01М6 / 22, Н0М8 / 20, published May 27, 2007), which consists in obtaining a metal oxyhydrate gel by alkaline deposition from a metal salt solution, by placing a freshly prepared metal oxyhydrate gel into a hollow tube with platinum electrodes fixed at the ends, from which electric current is removed on the storage unit.

Также известен способ уничтожения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (RU 2500430, МПК A61L2/03; А61L2/16; A61L101/34, опубл. 10.12.2013 г.), основанный на обработке среды, содержащей патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, дезинфицирующей композицией, представляющей собой гель оксигидрата металла, получаемый путем щелочного осаждения из раствора соли хлоридов металла раствором аммиака. Свежеприготовленный гель оксигидрата металла помещают в электрохимическую ячейку с графитовыми электродами прибора для формирования заряженных кластерных частиц металла и добавляют бактериальный раствор среды, разбавленный дистиллированной водой, воздействуют на среду поляризационными потоками кластерных оксигидратных частиц геля оксигидрата металла от 2-х до 6 часов, при этом для образования гелей оксигидратов металлов в качестве соли хлоридов металлов выбраны соли хлоридов циркония или железа. Also known is a method of killing pathogenic and opportunistic microorganisms (RU 2500430, IPC A61L2 / 03; A61L2 / 16; A61L101 / 34, publ. 10.12.2013), based on the processing of a medium containing pathogenic and opportunistic microorganisms, a disinfectant a composition comprising a metal oxyhydrate gel obtained by alkaline precipitation from a solution of a salt of metal chlorides with a solution of ammonia. Freshly prepared metal oxyhydrate gel is placed in an electrochemical cell with graphite electrodes of the device for forming charged metal cluster particles and a bacterial solution of the medium diluted with distilled water is added, the medium is exposed to polarization flows of cluster oxyhydrate particles of the metal oxyhydrate gel from 2 to 6 hours, while for the formation of gels of metal oxyhydrates as the salt of metal chlorides selected salts of zirconium or iron chlorides.

В данном способе использована электрохимическая ячейка с графитовыми электродами для исследования спайковых всплесков нанокластеров (самопроизвольных нанотоков) оксигидратных гелей в бактериальной среде, представляющая собой прямоугольную ячейку, на двух противоположных сторонах которой закреплены графитовые электроды, на расстоянии не более 70 мм. Контакты электродов подключены к электронному регистрирующему устройству (RU 2500430, МПК A61L 2/03; А61L 2/16; A61L 101/34, опубл. 10.12.2013 г.).In this method, an electrochemical cell with graphite electrodes was used to study spike bursts of nanoclusters (spontaneous nanocurrents) of oxyhydrate gels in a bacterial medium, which is a rectangular cell, on which two graphite electrodes are fixed, at a distance of not more than 70 mm. The contacts of the electrodes are connected to an electronic recording device (RU 2500430, IPC A61L 2/03; A61L 2/16; A61L 101/34, publ. 10.12.2013).

Известные устройства для получения электрического тока и исследования спайковых всплесков нанокластеров оксигидратных гелей в бактериальной среде могут быть использованы для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов.Known devices for generating electric current and studying spike bursts of nanoclusters of oxyhydrate gels in a bacterial medium can be used to detect nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations of oxyhydrate gels of d- and f-elements.

Однако известные устройства обладают низкой точностью и информативностью, связанной с измерением пульсирующих нанотоков в гелях оксигидратов только относительно неподвижной плоскости электродов, помещенных в гель. В исследуемой коллоидной системе отсутствует перемешивание («шевеление»), что не обеспечивает пересечение поверхности графитовых электродов с потоками движения заряженных наночастиц (кластеров) коллоидной системы.However, the known devices have low accuracy and informativeness associated with the measurement of pulsating nanocurrents in oxyhydrate gels only relative to the fixed plane of the electrodes placed in the gel. In the studied colloidal system, there is no mixing (“stirring”), which does not ensure the intersection of the surface of graphite electrodes with the flows of charged nanoparticles (clusters) of the colloidal system.

Для получения объемных фазовых изображений (аттракторов) заряженных кластеров оксигидратных частиц гелей необходимо получить точки пересечения потоков их движения с поверхностью электрода. Для этого секущая поверхность, в частности поверхность электрода, должна перемещаться в коллоидной системе (геле) по определенному, известному закону, нормально пересекая орбиты движущихся кластеров.To obtain volumetric phase images (attractors) of charged clusters of oxyhydrate particles of gels, it is necessary to obtain the points of intersection of their motion fluxes with the electrode surface. For this, the secant surface, in particular the electrode surface, must move in a colloidal system (gel) according to a certain, well-known law, normally crossing the orbits of moving clusters.

Известные способы и устройства не позволяют получить представление о структуре гелей оксигидратов d- и f- элементов, проявляющих сегнетоэлектрические свойства, изменении во времени их структуры, а лишь обеспечивают фиксирование самопроизвольных пульсаций электрического нанотока в геле.Known methods and devices do not allow to get an idea about the structure of the oxyhydrate gels of d- and f-elements exhibiting ferroelectric properties, the change in their structure over time, but only provide for fixing spontaneous pulsations of the electric nanocurrent in the gel.

Таким образом, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в разработке способа, позволяющего получить представление о структуре гелей оксигидратов d- и f- элементов путем исследования нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей, и создании установки, обеспечивающей повышение точности и информативности обнаружения нанотоковых пульсирующих проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов.Thus, the problem to which the present invention is directed, is to develop a method that allows you to get an idea about the structure of the gels of oxyhydrates of d- and f-elements by studying nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations of gels, and creating an installation that improves the accuracy and information content of the detection of nanocurrent pulsating manifestations of oxyhydrate gels of d- and f-elements.

Решение поставленной задачи в способе исследования нанотоковых сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов, заключается в следующем: приготавливают гель оксигидрата d- и f- элементов, синтезируя его из солей оксихлорида d- и f- элементов добавлением раствора едкого натра или аммиака, помещают готовый гель в устройство для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов, представляющее собой емкость, содержащую нижний графитовый электрод, в которую вертикально с зазором установлен верхний графитовый электрод, при этом один из электродов вращается с постоянной скоростью 0,5 оборотов в минуту, замеряют напряжение между электродами в течение 5-8 часов каждые сутки на протяжении 70-90 суток, производят фильтрацию полученных результатов измерения, преобразование напряжения между электродами в ток пульсаций по формуле:The solution of the problem in the method of studying the nanocurrent ferroelectric manifestations of the gels of oxyhydrates of d- and f-elements is as follows: prepare a gel of oxyhydrate of d- and f-elements, synthesizing it from salts of oxychloride of d- and f-elements by adding a solution of sodium hydroxide or ammonia, place the finished gel in a device for detecting pulsed nanocurrent ferroelectric manifestations of gels of oxyhydrates of d- and f- elements, which is a container containing a lower graphite electrode into which the vertical about with a gap installed upper graphite electrode, while one of the electrodes rotates at a constant speed of 0.5 rpm, measure the voltage between the electrodes for 5-8 hours every day for 70-90 days, filter the obtained measurement results, convert voltage between the electrodes in the ripple current according to the formula:

I = 0,2*10-6*U, I = 0.2 * 10 -6 * U,

построение фазовых портретов аттракторов в математической программе, на фазовом портрете точечно увеличивают участки спектров токовых пульсаций, открывая каустик или электроакустическую голограмму, производят изучение структуры голограммы.the construction of phase portraits of attractors in the mathematical program; on the phase portrait, the sections of the spectra of current pulsations are increased pointwise, opening a caustic or electro-acoustic hologram, and the structure of the hologram is studied.

Фазовый портрет аттракторов представляет собой трехмерную систему значений тока в настоящий момент времени и значений тока в следующий момент времени.The phase portrait of attractors is a three-dimensional system of current values at the current time and current values at the next time.

Решение поставленной задачи в устройстве для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов, содержащем емкость с двумя графитовыми электродами, соединенными друг с другом через электронное регистрирующее устройство, достигается тем, что емкость выполнена в форме стакана, содержащего нижний электрод, в которой вертикально установлен с зазором верхний электрод, при этом один из электродов вращается с постоянной скоростью 0,5 оборотов в минуту, электроды соединены с электронным регистрирующим устройством через усилитель напряжения, измеряемого между электродами, емкость экранирована от влияния внешнего электромагнитного фона.The solution of this problem in a device for detecting nanot flow pulsed ferroelectric manifestations of gels of oxyhydrates of d- and f- elements, containing a container with two graphite electrodes connected to each other through an electronic recording device, is achieved by the fact that the capacity is made in the form of a glass containing a lower electrode, in which the upper electrode is vertically mounted with a gap, while one of the electrodes rotates at a constant speed of 0.5 rpm, the electrodes are connected to an electronic With a recording device through a voltage amplifier measured between the electrodes, the capacitance is shielded from the influence of an external electromagnetic background.

В частных случаях реализации устройства:In special cases, the implementation of the device:

Емкость выполнена из полимерного материала.The container is made of polymer material.

Емкость выполняет функцию нижнего электрода и изготовлена из графита.The capacity performs the function of the lower electrode and is made of graphite.

Вращение электрода осуществлено посредством маломощного электрического привода.The rotation of the electrode is carried out by means of a low-power electric drive.

Зазор выполнен между стенками и дном емкости и верхним электродом.The gap is made between the walls and the bottom of the tank and the upper electrode.

Использование предложенного устройства обеспечивает повышение точности и информативности обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов благодаря перемешиванию («шевелению») геля за счет вращения электрода, использованию усилителя напряжения, возникающего между электродами, и экранированию емкости.Using the proposed device provides an increase in accuracy and informational content of detecting nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations of gels of oxyhydrates of d- and f-elements due to mixing ("stirring") of the gel due to the rotation of the electrode, the use of a voltage amplifier arising between the electrodes, and shielding of the capacitance.

Вращение электрода обеспечивает перемешивание («шевеление») геля оксигидрата d- и f- элементов, что позволяет исключить «паразитные» (случайные) процессы в геле: импульсы нанотоков, не соответствующие реальным процессам. Вращение электрода также обеспечивает пересечение потоков движения заряженных кластеров с поверхностью электродов, что позволяет зафиксировать пульсации электрического нанотока во всем объеме коллоидной системы, а не только у поверхности электродов.The rotation of the electrode provides mixing ("stirring") of the oxyhydrate gel of d- and f- elements, which eliminates the "parasitic" (random) processes in the gel: nanocurrent pulses that do not correspond to real processes. The rotation of the electrode also ensures the intersection of the flows of motion of the charged clusters with the surface of the electrodes, which allows you to record the pulsations of the electric nanocurrent in the entire volume of the colloidal system, and not just at the surface of the electrodes.

Наличие усилителя напряжения, возникающего между электродами, позволяет зафиксировать для дальнейшего анализа минимальные пульсации электрического нанотока в геле.The presence of a voltage amplifier arising between the electrodes allows us to record the minimum ripple of the electric nanocurrent in the gel for further analysis.

Экранирование емкости с гелем позволяет предотвратить искажение результатов измерений внешним электромагнитным фоном.Shielding a container with a gel helps prevent distortion of the measurement results by an external electromagnetic background.

В совокупности все эти особенности конструкции позволяют повысить точность получения данных токовых пульсаций во всем объеме коллоидной системы.Together, all these design features can improve the accuracy of obtaining current ripple data in the entire volume of the colloidal system.

Предложенный способ исследования пульсаций электрического нанотока в гелях оксигидратов d- и f- элементов позволяет построить электроакустические голограммы, представляющие собой визуальное изображение фрагментов структуры кластеров воды, анализ которых поможет изучить и исследовать структуру гелей оксигидратов в различные моменты времени.The proposed method for studying the pulsations of the electric nanocurrent in the gels of oxyhydrates of d- and f-elements makes it possible to construct electro-acoustic holograms, which are a visual image of fragments of the structure of water clusters, the analysis of which will help to study and study the structure of oxyhydrate gels at different points in time.

Анализ фазовых портретов позволяет детально исследовать эволюцию и процессы структурообразования в гелях, синтезированных в различных условиях, влияние на структуру модифицирующих добавок. Изучение механизмов структурообразования позволит в конечном итоге синтезировать с большой долей вероятности гели с заданными свойствами.An analysis of phase portraits allows a detailed study of the evolution and processes of structure formation in gels synthesized under various conditions, the effect of modifying additives on the structure. Studying the mechanisms of structure formation will ultimately make it possible to synthesize with a high degree of probability gels with desired properties.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами:The essence of the invention is illustrated by drawings:

на фиг. 1 – общий вид устройства для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов;in FIG. 1 is a general view of a device for detecting nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations of oxyhydrate gels of d- and f-elements;

на фиг. 2 – электроакустические голограммы геля оксигидрата железа (III), полученные на 11 сутки исследования;in FIG. 2 - electro-acoustic holograms of iron (III) oxyhydrate gel obtained on the 11th day of the study;

на фиг. 3 – электроакустические голограммы геля оксигидрата железа (III), полученные на 17 сутки исследования;in FIG. 3 - electro-acoustic holograms of iron (III) oxyhydrate gel obtained on the 17th day of the study;

на фиг. 4 – электроакустические голограммы геля оксигидрата железа (III), полученные на 19 сутки исследования;in FIG. 4 - electro-acoustic holograms of iron (III) oxyhydrate gel obtained on the 19th day of the study;

на фиг. 5 - электроакустические голограммы геля оксигидрата железа (III), полученные на 46 сутки исследования;in FIG. 5 - electro-acoustic holograms of iron (III) oxyhydrate gel obtained on the 46th day of the study;

на фиг. 6 - электроакустические голограммы геля оксигидрата железа (III), полученные на 81 сутки исследования;in FIG. 6 - electro-acoustic holograms of iron (III) oxyhydrate gel obtained on the 81st day of the study;

на фиг. 7 - электроакустические голограммы геля оксигидрата алюминия, полученные в разные сутки исследования;in FIG. 7 - electro-acoustic holograms of aluminum oxyhydrate gel obtained on different days of the study;

на фиг. 8, 9, 10, 11, 12 - электроакустические голограммы геля оксигидрата иттрия, полученные в разные сутки исследования.in FIG. 8, 9, 10, 11, 12 - electro-acoustic holograms of yttrium oxyhydrate gel obtained on different days of the study.

Представленный на чертеже (фиг. 1) и описанный ниже вариант выполнения устройства для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов приведен прежде всего в целях иллюстрации и не должны быть истолкован как ограничение объема притязаний.Presented on the drawing (Fig. 1) and described below, an embodiment of a device for detecting pulsed nanocurrent pulsed ferroelectric manifestations of d- and f- element oxyhydrates gels is given primarily for purposes of illustration and should not be construed as limiting the scope of claims.

Способ исследования нанотоковых сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов с использованием заявленного устройства заключается в следующем. A method for studying nanocurrent ferroelectric manifestations of oxyhydrate gels of d- and f-elements using the claimed device is as follows.

Приготавливают гель оксигидрата d- и f- элементов, например, гель оксигидрата железа (III), синтезируя его из солей оксихлорида железа добавлением раствора едкого натра или аммиака при определенных условиях: рН=9,25; количество добавляемого железа n = 0,00094 моль. Данным способом могут быть приготовлены гели оксигидратов, например, таких металлов как цирконий, олово, иттрий, алюминий и др.An oxyhydrate gel of d- and f-elements is prepared, for example, an iron (III) oxyhydrate gel, synthesizing it from iron oxychloride salts by adding sodium hydroxide or ammonia solution under certain conditions: pH = 9.25; the amount of added iron n = 0,00094 mol. In this way, oxyhydrate gels can be prepared, for example, metals such as zirconium, tin, yttrium, aluminum, etc.

Гели оксигидратов большинства d- и f- элементов проявляют ярко выраженные сегнетоэлектрические свойства, выражающиеся в появлении самопроизвольного электрического нанотока в геле. The oxyhydrate gels of most d- and f-elements exhibit pronounced ferroelectric properties, which are expressed in the appearance of spontaneous electric nanocurrent in the gel.

Готовый гель оксигидрата железа в объеме порядка 20 мл помещают в устройство для проведения исследования: устройство для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов. The finished gel of iron oxyhydrate in a volume of about 20 ml is placed in a device for research: a device for detecting nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations of oxyhydrate gels of d- and f-elements.

Устройство содержит емкость 1, имеющую форму стакана, в которую помещают готовый гель. Емкость выполнена из полимерного материала. К дну емкости 1 неразъемно прикреплен, например, приклеиванием, графитовый электрод 2 преимущественно круглой формы. В другом варианте исполнения емкость 1 (стакан) изготовлена из графита и сама выполняет функцию электрода, контактирующего с гелем. The device contains a container 1 having the shape of a glass into which the finished gel is placed. The container is made of polymer material. To the bottom of the tank 1 is permanently attached, for example, by gluing, the graphite electrode 2 is mainly round in shape. In another embodiment, the container 1 (glass) is made of graphite and itself performs the function of an electrode in contact with the gel.

В емкость 1 введен второй (верхний) графитовый электрод 3 так, что между дном и стенками емкости 1 и электродом 3 имеется зазор не более 10 мм. В предпочтительном варианте исполнения верхний электрод 3 выполнен с возможностью вращения в емкости 1 с постоянной заданной скоростью порядка 0,5 оборота в минуту. В другом варианте исполнения вращается с постоянной скоростью емкость 1 с нижним электродом 2, а верхний электрод 3 остается неподвижным. Вращением электродов обеспечивается «шевеление» геля, снижается вероятность появления «паразитных» нанокластеров.A second (upper) graphite electrode 3 is introduced into the container 1 so that there is a gap of not more than 10 mm between the bottom and the walls of the container 1 and the electrode 3. In a preferred embodiment, the upper electrode 3 is rotatable in the container 1 with a constant predetermined speed of about 0.5 revolutions per minute. In another embodiment, the capacitance 1 rotates at a constant speed with the lower electrode 2, and the upper electrode 3 remains stationary. The rotation of the electrodes provides a “stirring" of the gel, reduces the likelihood of the appearance of "spurious" nanoclusters.

Вращение электрода 3 осуществляется посредством маломощного электрического привода 4, выполненного, например, в виде двигателя постоянного тока.The rotation of the electrode 3 is carried out by means of a low-power electric drive 4, made, for example, in the form of a DC motor.

Емкость 1 и вращающийся электрод 3 имеют в предпочтительном варианте исполнения цилиндрическую форму.The container 1 and the rotating electrode 3 are preferably cylindrical.

Электроды 2 и 3 снабжены электросъемниками прижимного действия (на чертеже не показаны).The electrodes 2 and 3 are equipped with electric clamping action (not shown).

Емкость 1 с гелем и электросъемники заэкранированы для предотвращения искажения результатов измерений внешним электромагнитным фоном. Процесс измерения термостатирован (Т=303 К).Capacity 1 with gel and electric pickups are shielded to prevent distortion of the measurement results by an external electromagnetic background. The measurement process is thermostatically controlled (T = 303 K).

Электроды 2 и 3 соединены через электросъемники с электронным регистрирующим устройством 5.The electrodes 2 and 3 are connected through electric strippers with an electronic recording device 5.

Электронное регистрирующее устройство 5 представляет собой, например, модульную измерительную систему ZETLab, содержащую усилитель ZET410 с измерительным блоком ZET 210. Модульная измерительная система является универсальным программно-аппаратным устройством для использования со стандартной шиной USB, предназначенным для построения многоканальных измерительных систем ввода, вывода и обработки цифровой информации в составе персональных IBM - совместимых компьютеров.The electronic recording device 5 is, for example, a ZETLab modular measuring system containing a ZET410 amplifier with a ZET 210 measuring unit. The modular measuring system is a universal hardware-software device for use with a standard USB bus designed for building multi-channel measuring input, output and processing systems digital information as part of personal IBM - compatible computers.

После помещения приготовленного геля в емкость 1 измеряют разность потенциалов между электродами 5 раз в секунду в течение 5-8 часов каждые сутки на протяжении 70-90 суток.After placing the prepared gel in a container 1, the potential difference between the electrodes is measured 5 times per second for 5-8 hours every day for 70-90 days.

Связь электродов 2 и 3 с блоком модульной измерительной системы ZETLab 5 осуществляется через измерительный усилитель ZET410, выполненный на инструментальном усилителе INA118. Инструментальный усилитель INA118 своими входами (инвертирующим и неинвертирующим) подключен к выводам электродов 2 и 3 через экранированные шлейфы. Усилитель имеет установленный коэффициент усиления Ку 50. На зажимах усилителя закреплен установочный резистор 1,02 кОм ± 0,1% для согласования измерительного диапазона напряжений канала блока измерительной системы ZETLab 5 с напряжением на выводах электродов 2 и 3. Для преобразования самопроизвольного электрического нанотока в напряжение на входах усилителя (между инвертирующим и неинвертирующим входом) установлен измерительный резистор 100 кОм ± 0,1%. Измерительный резистор позволяет регистрировать наноток, который генерируют гель оксигидрата. The electrodes 2 and 3 are connected to the unit of the ZETLab 5 modular measuring system through the ZET410 measuring amplifier, made on the INA118 instrument amplifier. The INA118 instrument amplifier with its inputs (inverting and non-inverting) is connected to the terminals of electrodes 2 and 3 through shielded loops. The amplifier has a set gain factor of Ku 50. A 1.02 kΩ ± 0.1% mounting resistor is fixed to the amplifier clamps to match the measuring voltage range of the channel of the ZETLab 5 measuring system unit with the voltage at the terminals of electrodes 2 and 3. To convert spontaneous electrical nanocurrent to voltage at the inputs of the amplifier (between the inverting and non-inverting inputs) a measuring resistor of 100 kOhm ± 0.1% is installed. A measuring resistor allows the nanocurrent generated by the oxyhydrate gel to be recorded.

Ток геля оксигидрата I вызывает падение напряжения U1 = I*105 В на измерительном резисторе 100 кОм. Напряжение на измерительном резисторе U1 усиливается измерительным усилителем с коэффициентом усиления Ку = 50. Выходы усилителя подключены к входу измерительного модуля ZETLab, который регистрирует непосредственное напряжение U = Ку*U1 = I*50*105 В. Напряжение U на выходе усилителя пропорционально току геля оксигидрата с коэффициентом 5*106. The gel current of oxyhydrate I causes a voltage drop of U1 = I * 10 5 V at the measuring resistor of 100 kOhm. The voltage at the measuring resistor U1 is amplified by a measuring amplifier with a gain of Ku = 50. The outputs of the amplifier are connected to the input of the ZETLab measuring module, which registers the direct voltage U = Ku * U1 = I * 50 * 10 5 V. The voltage U at the amplifier output is proportional to the gel current oxyhydrate with a coefficient of 5 * 10 6 .

Таким образом, между возникающим нанотоком I и измеряемым напряжением U установлено соотношение:Thus, between the emerging nanocurrent I and the measured voltage U, the ratio is established:

I = 0,2*10-6*U, где U – напряжение регистрации (напряжение на выходе усилителя, В), I – наноток, возникающий в геле (А).I = 0.2 * 10 -6 * U, where U is the recording voltage (voltage at the amplifier output, V), I is the nanocurrent that appears in the gel (A).

Формула соотношения тока геля в микроамперах и выходного измеряемого напряжения U в вольтах:The formula for the ratio of the gel current in microamps and the measured output voltage U in volts:

I (мкА) = 0,2*U (B) или I (мкА) = U/5 (B).I (μA) = 0.2 * U (B) or I (μA) = U / 5 (B).

Это означает, что 1 В на выходе усилителя соответствует ток геля 200 нА.This means that 1 V at the amplifier output corresponds to a gel current of 200 nA.

Полученные значения электрического тока, возникающего между электродами, невелики и колеблются в диапазоне 5 - 10 нА до 0,5 мкА, потенциал напряжения, соответствующий току, достигает значения 0,2 В. Амплитуда измеренного тока не зависит от продолжительности измерений, и может быть равна 5 нА в первый день исследования, и 0,1 мкА на шестидесятый день исследования. При этом могут возникать единовременные сильные токовые пульсации, достигающие на уровне фона в 5 нА величины в 0,2 мкА.The obtained values of the electric current arising between the electrodes are small and range from 5 - 10 nA to 0.5 μA, the voltage potential corresponding to the current reaches 0.2 V. The amplitude of the measured current does not depend on the duration of the measurements, and can be equal to 5 nA on the first day of the study, and 0.1 μA on the sixtieth day of the study. In this case, one-time strong current pulsations can occur, reaching a value of 0.2 μA at the background level of 5 nA.

Таким образом, режим динамики, возникающий в коллоидной системе, предоставленной себе в течение длительного времени, становится не зависящим от начального состояния. Одним из важных вопросов при моделировании таких систем является нахождение множества точек в фазовом пространстве диссипативной системы – аттрактора. Thus, the dynamics regime that arises in a colloidal system left to itself for a long time becomes independent of the initial state. One of the important issues in the modeling of such systems is the determination of the set of points in the phase space of a dissipative system — an attractor.

В результате проведения большого количества измерений в течение длительного промежутка времени выявлено, что данные значения напряжения и тока в гелях оксигидратов d- и f- элементов сохраняются на протяжении нескольких месяцев. As a result of a large number of measurements over a long period of time, it was found that these voltage and current values in the gels of oxyhydrates of d- and f-elements are stored for several months.

Полученные в результате проведенных измерений данные пульсаций электрического нанотока во времени загружают в математическую программу, например, MathLab и проводят фильтрацию полученных значений, например, с помощью быстрого преобразования Фурье с построением периодиограммы Шустера. В результате фильтрации исключаются значения нанотока вероятность которых крайне низка согласно статистическому критерию.Obtained as a result of the measurements, the pulsation data of the electric nanocurrent over time is loaded into a mathematical program, for example, MathLab, and the obtained values are filtered, for example, using the fast Fourier transform with the construction of the Schuster periodogram. As a result of filtration, the values of the nanocurrent are excluded whose probability is extremely low according to the statistical criterion.

Реконструкция аттрактора после статистического фильтра позволяет установить ряд важных характеристик аттрактора: он обладает значительным показателем Хёрста, то есть статистически устойчив, его корреляционная размерность меняется достаточно слабо и колеблется в диапазоне 2.0-3.0. Это позволяет оценить и размерность самого аттрактора как величину, которая изменяется в диапазоне от 3 до 12. Данные величины имеют определенное прикладное значение: корреляционная размерность, характеризует природу дисперсной среды (у олова она от 2 до 3, у железа достигает величины 5.5), и позволяют сделать выводы о поведении коллоида во времени.The reconstruction of the attractor after the statistical filter allows us to establish a number of important characteristics of the attractor: it has a significant Hurst indicator, that is, it is statistically stable, its correlation dimension varies quite weakly and ranges from 2.0-3.0. This allows us to estimate the dimension of the attractor itself as a value that varies in the range from 3 to 12. These values have a certain applied value: the correlation dimension characterizes the nature of the dispersed medium (in tin it is from 2 to 3, in iron it reaches 5.5), and allow us to draw conclusions about the behavior of the colloid in time.

Используя отфильтрованные значения пульсаций электрического нанотока осуществляют построение фазовых портретов аттракторов динамической оксигидратной системы d- и f- элементов. Построение фазовых портретов осуществляют в математической программе MathLab в трехмерном виде, по одной шкале указывают значения тока в настоящий момент времени, по второй шкале – значения тока в следующий момент времени. На фазовом портрете точечно увеличивают некоторые участки спектров токовых пульсаций, открывая каустик или электроакустическую голограмму геля оксигидрата. Проводят анализ голограммы по аттракторным альбомам.Using the filtered values of the pulsations of the electric nanocurrent, phase portraits of attractors of the dynamic oxyhydrate system of d- and f-elements are constructed. The construction of phase portraits is carried out in the mathematical program MathLab in three-dimensional form, on one scale indicate the current value at the current time, on the second scale - the current value at the next time. In the phase portrait, some parts of the spectra of current pulsations are magnified pointwise, revealing a caustic or electro-acoustic hologram of the oxyhydrate gel. They analyze holograms on attractor albums.

На фигуре 2, 3, 4, 5, 6 представлены полученные электроакустические голограммы геля оксигидрата железа (III) в разные сутки проведенного исследования.The figure 2, 3, 4, 5, 6 presents the obtained electroacoustic holograms of the iron (III) oxyhydrate gel on different days of the study.

На фигуре 7 представлены полученные электроакустические голограммы геля оксигидрата алюминия в разные сутки проведенного исследования.The figure 7 presents the obtained electro-acoustic holograms of a gel of aluminum oxyhydrate on different days of the study.

На фигурах 8, 9, 10, 11, 12 представлены полученные электроакустические голограммы геля оксигидрата иттрия в разные сутки проведенного исследования.In figures 8, 9, 10, 11, 12, the obtained electroacoustic holograms of the yttrium oxyhydrate gel on different days of the study are presented.

Полученные голограммы являются динамическими, поскольку они фиксируют в реальном масштабе времени все изменения в положении и форме объекта в объеме нелинейной оптической среды. The resulting holograms are dynamic because they capture in real time all changes in the position and shape of the object in the volume of a nonlinear optical medium.

Электроакустическая голограмма представляет собой визуальное изображение фрагментов структур кластеров воды гелей оксигидратов d- и f- элементов, имеющих определенную упорядоченность, кристалличность. Большие точки на голограмме это и есть кластеры воды. Поверхность водных кластеров - упругая и колеблется под действием электромагнитных (токовых) изменений. An electro-acoustic hologram is a visual image of fragments of structures of water clusters of gels of oxyhydrates of d- and f- elements having a certain ordering, crystallinity. Big dots on the hologram are the clusters of water. The surface of water clusters is elastic and oscillates under the influence of electromagnetic (current) changes.

Расположение кластеров воды обусловлено движением колебательной поверхности кластеров.The arrangement of water clusters is due to the motion of the vibrational surface of the clusters.

В геле оксигидратов d- и f- элементов постоянно происходят стохастические неравновесные диссоциативно-диспропорциональные толчковые (относительно низкотемпературные) явления с выбросом третьих кластерных (в основном нанокластерных) частиц в дисперсионную фазу, которые отвечают за диссипацию энергии в неравновесной оксигидратной системе. Отщепление отдельных частиц геля, которые обычно несут заряд, либо их присоединение к крупным фрагментам макромолекул, от которых ранее они отщепились, инициируют токовые периодические пульсации. Отщепившиеся третьи заряженные кластеры геля перемещаются в пространстве под воздействием стохастических электрических полей в достаточно узком пространстве. Они регистрируются внесением в гель графитовых электродов.Stochastic nonequilibrium dissociatively disproportionate jerky (relatively low-temperature) phenomena constantly occur in the oxyhydrate gel of d- and f-elements with the release of third cluster (mainly nanocluster) particles into the dispersion phase, which are responsible for energy dissipation in a nonequilibrium oxyhydrate system. Cleavage of individual gel particles, which usually carry a charge, or their attachment to large fragments of macromolecules, from which they were previously split off, initiate periodic periodic pulsations. The split off third charged gel clusters move in space under the influence of stochastic electric fields in a fairly narrow space. They are recorded by adding graphite electrodes to the gel.

На голограмме кластеры воды соединены мостиками - это диссипация (разрушение) кластерных объектов воды. On the hologram, water clusters are connected by bridges - this is the dissipation (destruction) of cluster water objects.

При анализе голограмм обнаружены разные типы структуры, содержащие гидратную воду, вплоть до фулероидно - подобной. Эти типы воды во времени видоизменяются, формируя новые многогранные кластерные образования. Взаимодействие электрических полей с этими гранями кластерных образований способствует формированию электроакустического эха на бегущих волнах. Это происходит следующим образом. In the analysis of holograms, various types of structures were found containing hydrated water, up to fulleroid-like. These types of water change over time, forming new multifaceted cluster formations. The interaction of electric fields with these faces of cluster formations contributes to the formation of an electro-acoustic echo on traveling waves. This happens as follows.

Первый токовый импульс возбуждает пакет колебаний, которые распространяются по гелевой обводненной кластерной среде, с течением времени колебания расфазируются, то есть становятся некогерентными. В результате осуществляется нелинейное взаимодействие этого пакета колебаний с ранее сформированными электрокаустическими волнами с частотой

Figure 00000001
с электрическим полем второго импульса с частотой
Figure 00000001
или
Figure 00000002
. В то время как этот пакет колебаний взаимодействует с электрическим полем второго импульса, рождается новый, обращенный электрокаустический пакет колебаний с частотой, равной частоте первоначального пакета колебаний и распространяется в противоположном направлении. Этот электрокаустический пакет колебаний рождают пульсирующие водные кластера геля оксигидрата, то есть рождаются так называемые обращенные волны. Этот новый волновой пакет в обратном порядке испытывает упругое рассеяние на дефектах многогранного оксигидратного кластера воды, соответственно дифракционному расширению первого пакета колебаний он претерпевает дифракционное сужение, в результате чего возникшая в первом пакете колебаний некогерентность в обращенном пакете колебаний компенсируется через такой же интервал времени
Figure 00000003
, который был между подачей первого и второго токовых импульсов. Таким образом, в момент времени
Figure 00000004
происходит возрождение когерентности колебаний и рост амплитуды обращенного пакета колебаний. Амплитуда обращенного пакета колебаний становится максимальной.The first current pulse excites a packet of oscillations that propagate through a gel-watered cluster medium; over time, the oscillations phase out, that is, become incoherent. As a result, a nonlinear interaction of this package of oscillations with previously generated electro-caustic waves with a frequency
Figure 00000001
with the electric field of the second pulse with a frequency
Figure 00000001
or
Figure 00000002
. While this packet of vibrations interacts with the electric field of the second pulse, a new, reversed electro-caustic packet of vibrations is generated with a frequency equal to the frequency of the initial packet of vibrations and propagates in the opposite direction. This electro-caustic package of vibrations gives rise to pulsating water clusters of the oxyhydrate gel, that is, so-called reversed waves are generated. This new wave packet in the opposite order experiences elastic scattering on defects of a multifaceted oxyhydrate water cluster; accordingly, it undergoes diffraction narrowing according to the diffraction expansion of the first vibration packet, as a result of which the incoherence in the first vibration packet in the reversed vibration packet is compensated after the same time interval
Figure 00000003
, which was between the supply of the first and second current pulses. Thus, at time
Figure 00000004
there is a revival of the coherence of oscillations and an increase in the amplitude of the inverted oscillation packet. The amplitude of the inverted oscillation packet becomes maximum.

Существует также трехимпульсное электроакустическое эхо и связанная с ним память. Оно обнаружено в момент времени

Figure 00000005
после подачи импульсов в моменты времени
Figure 00000006
.There is also a three-pulse electro-acoustic echo and associated memory. It is detected at a time
Figure 00000005
after applying pulses at times
Figure 00000006
.

Трехимпульсное эхо при достаточно малых интервалах времени между токовыми импульсами аналогично двухимпульсному эху. В моменты совпадения фаз акустических колебаний, а, следовательно, и сопровождающих их электрических полей, среднее электрическое поле оказывается уже отличным от нуля, что и проявляется как высокий импульс электрического поля или сигнал эха в виде удлиненных всплесков. То есть взаимодействие электрокаустических колебаний с пульсирующим многогранным кластером гидратной воды рождает вторичные электромагнитные поля (колебания).A three-pulse echo at sufficiently short time intervals between current pulses is similar to a two-pulse echo. At the moments of coincidence of the phases of the acoustic waves, and, consequently, of the electric fields accompanying them, the average electric field is already nonzero, which manifests itself as a high electric field pulse or an echo signal in the form of elongated bursts. That is, the interaction of electro-caustic oscillations with a pulsating multifaceted cluster of hydrated water gives rise to secondary electromagnetic fields (oscillations).

Путем проведения большого количества измерений установлено, что временной интервал между импульсами электрического нанотока (пульсаций) составляет 51,2 секунды. В реальности процесс в геле идёт хотя и случайно, но очень плавно, резкие изменения тока крайне редки, наблюдается медленно меняющийся случайный процесс с уменьшением токовых импульсов во времени. By conducting a large number of measurements, it was found that the time interval between pulses of electric nanocurrent (ripple) is 51.2 seconds. In reality, the process in the gel, although randomly, proceeds very smoothly, sharp changes in current are extremely rare, a slowly changing random process with a decrease in current pulses in time is observed.

Важной особенностью электроакустического трехимпульного эха является длительная память, то есть наблюдение сигнала трехимпульсного эха при подаче третьего импульса после затухания акустических колебаний, возбужденных первым и вторым импульсами. Длительная память, существующая значительно дольше (месяцы и более), чем возбужденные импульсами электрокаустические колебания, связана с возникновением (в результате взаимодействия пары электрических импульсов с водным кластером) некоторого стационарного состояния, остающегося существовать и после затухания электрокаустических колебаний и несущего информацию об амплитудах в фазах создания его импульсов. Это стационарное состояние и является электроакустической голограммой.An important feature of the electro-acoustic three-pulse echo is the long-term memory, that is, the observation of a three-pulse echo signal when a third pulse is applied after attenuation of acoustic oscillations excited by the first and second pulses. Long-term memory, which exists much longer (months or more) than electro-caustic oscillations excited by pulses, is associated with the appearance (as a result of the interaction of a pair of electric pulses with a water cluster) of a certain stationary state that remains after the electro-caustic oscillations decay and carries information about the amplitudes in phases creating his impulses. This stationary state is an electro-acoustic hologram.

В результате проведенных измерений исследована коллоидно-химическая эволюция пульсаций электрического нанотока геля оксигидрата железа на протяжении трех месяцев старения. В ходе эволюции гель оксигидрата железа претерпевает ряд структурных превращений, вызывающих смену интенсивности действующих в оксигидрате заряженных кластерных потоков. При этом часто меняется и характер их проявления согласно особенностям изменения самопроизвольного пульсирующего нанотока во времени.As a result of the measurements, the colloid-chemical evolution of the pulsations of the electric nanocurrent of the gel of iron oxyhydrate during three months of aging was studied. During evolution, the gel of iron oxyhydrate undergoes a number of structural transformations, causing a change in the intensity of the charged cluster flows acting in the oxyhydrate. Moreover, the nature of their manifestation often changes according to the characteristics of the change in spontaneous pulsating nanocurrent over time.

Появление самопроизвольного нанотока обусловлено бифуркационными явлениями разрушения нанокластерных орбит колебательного движения. Создание аттракторных альбомов периодического движения в гелях оксигидратов d- и f- элементов дает возможность проанализировать характер коллоидных бифуркаций в экспериментальной системе, то есть в конечном итоге механизм коллоидно-химических реакций. В многомерном пространстве параметров оксигидратной системы бифуркационным моментам могут соответствовать определенные множества, представляющие собой точки, линии и даже поверхности. Таким образом, отслеживание бифуркационных моментов – важный метод изучения строения периодических коллоидных систем.The appearance of spontaneous nanocurrent is due to bifurcation phenomena of the destruction of nanocluster orbits of vibrational motion. The creation of attractor albums of periodic motion in oxyhydrate gels of d- and f-elements makes it possible to analyze the nature of colloidal bifurcations in the experimental system, that is, ultimately the mechanism of colloidal chemical reactions. In a multidimensional space of parameters of an oxyhydrate system, certain sets of points, lines, and even surfaces can correspond to bifurcation moments. Thus, tracking bifurcation moments is an important method for studying the structure of periodic colloidal systems.

В настоящее время проводится изучение полученных голограмм, дающих представление об организации структуры гелей оксигидратов d- и f- элементов, которые представляют собой нанотоковые сегнетоэлектрики на основе оксигидратных систем.Currently, a study is conducted of the obtained holograms that give an idea of the organization of the gel structure of the oxyhydrates of d- and f-elements, which are nanocurrent ferroelectrics based on oxyhydrate systems.

Предлагаемое устройство для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f- элементов может быть произведено в условиях отечественной промышленности с использованием известного оборудования, материалов и технологий.The proposed device for detecting nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations of gels of oxyhydrates of d- and f- elements can be produced in domestic industry using well-known equipment, materials and technologies.

Claims (9)


1. Способ исследования нанотоковых сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f-элементов, характеризующийся приготовлением геля оксигидрата d- и f-элементов путем их синтеза из солей оксихлорида d- и f-элементов добавлением раствора едкого натра или аммиака, помещением готового геля в устройство для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f-элементов, представляющее собой емкость, содержащую нижний графитовый электрод, в которую вертикально с зазором установлен верхний графитовый электрод, при этом один из электродов вращается с постоянной скоростью 0,5 об/мин, измерением напряжения между электродами в течение 5-8 ч каждые сутки на протяжении 70-90 сут, фильтрацией полученных результатов измерения, преобразованием напряжения между электродами в ток пульсаций по формуле

1. A method for studying nanocurrent ferroelectric manifestations of d- and f-element oxyhydrates gels, characterized by preparing a d- and f-element oxyhydrate gel by synthesizing them from d- and f-element oxychloride salts by adding sodium hydroxide or ammonia solution, placing the finished gel in the device for detecting nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations of d- and f-element oxyhydrates gels, which is a container containing a lower graphite electrode into which an upper column is installed vertically with a gap afit electrode, while one of the electrodes rotates at a constant speed of 0.5 rpm, measuring the voltage between the electrodes for 5-8 hours every day for 70-90 days, filtering the measurement results, converting the voltage between the electrodes into a ripple current according to the formula
I = 0,2*10-6*U, I = 0.2 * 10 -6 * U, построением фазовых портретов аттракторов в математической программе, точечным увеличением участков спектров токовых пульсаций на фазовых портретах аттракторов с открытием каустик или электроакустических голограмм, изучением структуры голограммы.by constructing phase portraits of attractors in a mathematical program, by pinpointing the sections of the spectra of current pulsations on phase portraits of attractors with the opening of caustics or electroacoustic holograms, studying the structure of a hologram. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фазовый портрет аттракторов представляет собой трехмерную систему значений тока в настоящий момент времени и значений тока в следующий момент времени.2. The method according to p. 1, characterized in that the phase portrait of the attractors is a three-dimensional system of current values at the current time and current values at the next time. 3. Устройство для обнаружения нанотоковых пульсирующих сегнетоэлектрических проявлений гелей оксигидратов d- и f-элементов, содержащее емкость с двумя графитовыми электродами, соединенными друг с другом через электронное регистрирующее устройство, отличающееся тем, что емкость выполнена в форме стакана, содержащего нижний электрод, в которой вертикально установлен с зазором верхний электрод, при этом один из электродов вращается с постоянной скоростью 0,5 об/мин, электроды соединены с электронным регистрирующим устройством через усилитель напряжения, измеряемого между электродами, емкость экранирована от влияния внешнего электромагнитного фона.3. Device for detecting nanocurrent pulsating ferroelectric manifestations of gels of oxyhydrates of d- and f-elements, containing a container with two graphite electrodes connected to each other through an electronic recording device, characterized in that the container is made in the form of a glass containing a lower electrode, in which the upper electrode is vertically mounted with a gap, while one of the electrodes rotates at a constant speed of 0.5 rpm, the electrodes are connected to an electronic recording device through an amplifier The voltage is measured between the electrodes, the capacitance is shielded from the influence of an external electromagnetic background. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что емкость выполнена из полимерного материала.4. The device according to p. 3, characterized in that the container is made of a polymeric material. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что емкость выполняет функцию нижнего электрода и изготовлена из графита.5. The device according to p. 3, characterized in that the capacitance performs the function of the lower electrode and is made of graphite. 6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что вращение электрода осуществлено посредством маломощного электрического привода.6. The device according to p. 3, characterized in that the rotation of the electrode is carried out by means of a low-power electric drive. 7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что зазор выполнен между стенками и дном емкости и верхним электродом. 7. The device according to p. 3, characterized in that the gap is made between the walls and the bottom of the tank and the upper electrode.
RU2018126981A 2018-07-23 2018-07-23 Method for studying ferroelectric nano-current manifestations of oxyhydrates gels of d- and f-elements and a device for detecting such pulsating ferroelectric nano-current manifestations RU2678191C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018126981A RU2678191C1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Method for studying ferroelectric nano-current manifestations of oxyhydrates gels of d- and f-elements and a device for detecting such pulsating ferroelectric nano-current manifestations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018126981A RU2678191C1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Method for studying ferroelectric nano-current manifestations of oxyhydrates gels of d- and f-elements and a device for detecting such pulsating ferroelectric nano-current manifestations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2678191C1 true RU2678191C1 (en) 2019-01-24

Family

ID=65085145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018126981A RU2678191C1 (en) 2018-07-23 2018-07-23 Method for studying ferroelectric nano-current manifestations of oxyhydrates gels of d- and f-elements and a device for detecting such pulsating ferroelectric nano-current manifestations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2678191C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2300161C1 (en) * 2006-01-10 2007-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Method for electric current generation in oxyhydrate gel systems
RU2500430C1 (en) * 2012-09-10 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЧелГУ") Experimental method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms
RU2634096C1 (en) * 2016-07-26 2017-10-23 Общество с ограниченной ответственностью "ПлазмоСил" (ООО "ПлазмоСил") Method for measuring distribution function of colloidal particles by size in aqueous solution

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2300161C1 (en) * 2006-01-10 2007-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" Method for electric current generation in oxyhydrate gel systems
RU2500430C1 (en) * 2012-09-10 2013-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЧелГУ") Experimental method for elimination of pathogenic and opportunistic microorganisms
RU2634096C1 (en) * 2016-07-26 2017-10-23 Общество с ограниченной ответственностью "ПлазмоСил" (ООО "ПлазмоСил") Method for measuring distribution function of colloidal particles by size in aqueous solution

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОЛОВНИН В.А. и др. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов, Техносфера. М., 2016, с. 31-41, найдено 20.11.2018 в Интернете [on line] на сайте http://www.technosphera.ru/files/book_pdf/0/book_337_951.pdf. *
ГОЛОВНИН В.А. и др. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов, Техносфера. М., 2016, с. 31-41, найдено 20.11.2018 в Интернете [on line] на сайте http://www.technosphera.ru/files/book_pdf/0/book_337_951.pdf. МИЛЛЕР А.И. Технологии получения функциональных материалов с участием сегнетоэлектриков, релаксоров и мультиферроиков, электрофизические свойства и механоактивационные явления в них, дисс. ктн, Ростов на Дону, 2015, с. 13-16, найдено 20.11.2018 в Интернете [on line] на сайте https://www.npi-tu.ru/assets/diss/d212.304.09/files/Miller_dissertation31.pdf. СМОЛЕНСКИЙ Г.А. и др., Достижения в области сегнетоэлектричества, Успехи физических наук, 1969, 97, 4, с. 657- 696, найдено 20.11.2018 в Интернете [on line] на сайте https://ufn.ru/ufn69/ufn69_4/Russian/r694d.pdf. *
МИЛЛЕР А.И. Технологии получения функциональных материалов с участием сегнетоэлектриков, релаксоров и мультиферроиков, электрофизические свойства и механоактивационные явления в них, дисс. ктн, Ростов на Дону, 2015, с. 13-16, найдено 20.11.2018 в Интернете [on line] на сайте https://www.npi-tu.ru/assets/diss/d212.304.09/files/Miller_dissertation31.pdf. *
СМОЛЕНСКИЙ Г.А. и др., Достижения в области сегнетоэлектричества, Успехи физических наук, 1969, 97, 4, с. 657- 696, найдено 20.11.2018 в Интернете [on line] на сайте https://ufn.ru/ufn69/ufn69_4/Russian/r694d.pdf. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hammack et al. Resonant interaction among surface water waves
Yoo et al. Impact of hydrophilic surfaces on interfacial water dynamics probed with NMR spectroscopy
Geri et al. Time-resolved mechanical spectroscopy of soft materials via optimally windowed chirps
Birkin et al. Multiple observations of cavitation cluster dynamics close to an ultrasonic horn tip
Kropman et al. Real-time measurement of the orientational dynamics of aqueous solvation shells in bulk liquid water
JP5458258B2 (en) Suspended matter analysis method and suspended matter analysis system
Hodnett et al. High-frequency acoustic emissions generated by a 20 kHz sonochemical horn processor detected using a novel broadband acoustic sensor: a preliminary study
Gibaud et al. Shear-induced fragmentation of laponite suspensions
EP0702786A1 (en) Particle size and charge measurement in multi-component colloids
Bindra et al. Nucleation
CN103196802B (en) A kind of measuring method of filler sheet layer material radius-thickness ratio
RU2678191C1 (en) Method for studying ferroelectric nano-current manifestations of oxyhydrates gels of d- and f-elements and a device for detecting such pulsating ferroelectric nano-current manifestations
Wickramasinghe et al. Effect of temperature on precision of chaotic oscillations in nickel electrodissolution
Czerski An inversion of acoustical attenuation measurements to deduce bubble populations
CN110320268B (en) Method for characterizing taste substances in solution by taste detection system
Bunkin et al. Stochastic Ultralow-Frequency Oscillations of the Luminescence Intensity from the Surface of a Polymer Membrane Swelling in Aqueous Salt Solutions
Fisher et al. Discovery of boric acid as cause of low frequency sound absorption in the ocean
US8698912B2 (en) Methods, apparatus and systems for determining power spectral density of a signal via modulation of the signal
Berchiesi et al. Ultrasonic investigation in aqueous solutions of sucrose
Nyberg et al. Optical processing for pattern properties
CN110320269B (en) Method for detecting taste substances in solution by taste detection system
RU2284521C1 (en) Method of determining condition of water
Bandara et al. Experimental Approaches to Solid-State Nanopores
Hunter 26: High Frequency Transport Properties of Colloidal Dispersions (1988)
González et al. Electric permittivity and dynamic mobility of dilute suspensions of platelike gibbsite particles

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200724