Дисперсные системы с твердой дисперсионной средой.

Согласно классификации дисперсных систем по агрегатному он стоянию возможно существование дисперсных систем с твердой дисперсионной средой. В зависимости от размеров частиц они могут быть коллоидными, микрогетерогенными и даже грубодисперсными системами с газовой, жидкой или твердой дисперсной фазой. В природе в технике системы широко распространены,

ко научены она гораздов меньшей степени, чем лизол или аэрозоли.

Наибольшее практическое значение имеют твердые дисперсные системы с газовой дисперсной фазой. Такие системы можно назвать твердыми пенами.В этих системах довольно крупные пузырьки газа отделены друг от друга тонкими твердыми стен­ками. Примером природной твердой пены является пемза. Это очень легкая горная порода вулканического происхождения. Она образуется при извержении вулканов в результате застывания и вспучивания лазы, насыщенной газами. Средняя плотность пем­зы составляет 400—900 кг/м³, т. е. в воде она не тонет. Ее при­меняют как абразивный материал и как заполнитель для легких бетонов.

К твердым пенам можно отнести также искусственные строи­тельные и изоляционные материалы: ячеистые бетоны, пеностек­ло, пенопласта и др. Ячеистые бетоны получают или смешива­нием цементного теста с устойчивой жидкой пеной, или введе­нием в жидкую цементную массу газообразователя. После за­твердевания образуется твердый пенообразный материал, обла­дающий высокими теплоизоляционными свойствами. Размер пор в ячеистом бетоне находится в пределах 0,8—2 мм. Плотность пенобетона составляет 300—500 кг/м³, а обычного бетона 2200— 2400 кг/м³.

Пеностекло получают при плавлении стекла с газообразователями, которые, разлагаясь при высокой температуре, выделяют газ. При застывании получается твердая пена стекла. Этот мате­риал обладает высокой водостойкостью, хорошими теплоизоляци­онными свойствами, низкой средней плотностью (200—300 кг/м³). Плиты из пеностекла можно обрабатывать (пилить, сверлить).

Пенопластами называют газонаполненные пластмассы, у которых ячейки, содержащие газ, отделены друг от друга тонкими стенками. По строению пенопласты — это типичные пены. В отличие от пенопластов у поропластов ячейки сообщаются друг с другом. Очень часто ячеистая и пористая структуры образуют­ся одновременно, в результате получаются газонаполненные пластмассы со смешанной структурой. Поропласты проницаемы «для газов и воды, но обладают хорошими звукоизоляционными свойствами, пенопласты имеют хорошие тепло- и электроизоли- рующие свойства.

Из вспененных пластмасс особое место занимают эластичные леноматериалы — поролоны. Это хорошие тепло- и звукоизоляци­онные материалы и вследствие очень низкой плотности являются Эффективными утеплителями и амортизационными прокладками.

К дисперсным системам с твердой дисперсионной средой можно отнести капиллярно-пористые тела, в которых газовая 'фаза сосредоточена в узких капиллярах. Типичное капиллярно-юристое тело представляет собой обычная древесина. Шерстяные, хлопчатобумажные и другие ткани, фетр, войлок, бумага, кар­тон — все это дисперсные системы с твердой дисперсионной средой и газовой дисперсной фазой. Для них характерна гетеро­генность и большая поверхность раздела между фазами.

Гораздо более редки твердые дисперсные системы с жид­кой дисперсной фазой, которые можно было бы называть твер­дыми эмульсиями. К твердым эмульсиям при низких темпера­турах можно отнести маргарин, в твердой жировой основе которого

 распределены капельки воды. Набухшие в воде или в другой жидкости капиллярно-пористые тела (древесина, ткани) так­же представляют собой твердые системы с жидкой дисперсной фазой.

Наибольшее распространение имеют дисперсные системы с твердой дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой (твердые золи).К ним относятся многие природные и искусствен­ные самоцветы, цветные стекла, эмали, сплавы некоторых метал­лов. Так, один из самых красивых красных самоцветов — ру­бин—представляет собой кристаллический оксид алюминия, в котором распределены коллоидные частицы оксидов хрома и железа. Синий самоцвет сапфир также твердый коллоидный раствор оксидов титана и железа в кристаллическом оксиде алю­миния. В настоящее время получают синтетические рубины и сапфиры из чистого оксида алюминия, в который добавлены соот­ветствующие оксиды металлов.

Примером твердого золя является рубиновое стекло, состоящее из стеклянной массы с распределенными в ней коллоидными частицами металлического золота. В России рубиновое стекло было изготовлено впервые М. В. Ломоносовым. Из рубинового стекла сделаны Кремлевские звезды. Содержание золота в руби­новом стекле колеблется от 0,01 до 0,1%, а размер частиц золота составляет ~30 нм. Более дешевые сорта красного стекла полу­чают, используя вместо золота медь.

Многие сплавы металлов можно рассматривать как твердые зола. Так, некоторые стали — это системы, в дисперсионной среде которых (железе) распределены коллоидные частицы цементи­та Fе₃С.

Дисперсными системами с твердой дисперсной фазой и твердой дисперсионной средой можно считать стеклопластики, состоя­щие из стеклянного волокна с нитями диаметром 10—150 мкм и синтетического полимерного связующего. Стеклопластики легко формуются, очень прочны и практически не подвергаются атмо­сферной коррозии. Они широко используются в авто-, авиа- и су­достроении; в различных отраслях промышленности применяют стеклопластиковые трубы и емкости.