Магнитные релаксационные явления

Наша книга не претендует на охват всех разделов физики н механики полимеров. В трех ее частях представлены наиболее важные сведения о строении и свойствах полимеров. В первой рассмотрены строение, физические состояния, кристаллизация и стеклование как основные фазовые и релаксационные переходы, статистическая и молекулярная физика макромолекул и полимерных сеток, а также некоторые вопросы термодинамики механических свойств полимеров. Во второй рассмотрены механические, электрические, магнитные и оптические свойства, относящиеся к релаксационным явлениям в полимерах. В третьей представлены важнейшие тепловые и механические свойства, связанные с прочностью и разрушением, а также с трением и износом полимеров. [c.8]

Акцент сделан на рассмотрение магнитных релаксационных явлений и специфики их проявления в твердых полимерах, их расплавах и растворах в связи с особенностями структуры полимерных систем и динамики цепных молекул, в частности, с пространственным характером движений. Так, спектральные и временные параметры поперечной магнитной релаксации весьма чувствительны к степени локального равновесия в полимерных системах, достигаемого за время наблюдения. Остаточные ядерные диполь-дипольные магнитные взаимодействия, определяющие величину указанных параметров, являются мерой анизотропии мелкомасштабных движений макромолекул, которая может быть связана с наличием топологических ограничений или химических сшивок. [c.296]

Электрические и магнитные релаксационные явления. Электрич. Р. я. аналогичны механическим. Так, напр., при воздействии на полярный полимерный диэлектрик статич. электрич. поля возникает релаксационный процесс установления ориентации электрич. диполей, приводящий к постепенному возрастанию значения поляризации. При циклич. гармонич. воздействиях электрич. поля поляризация изменяется с той же частотой и отстает от напряженности поля по фазе (см. Тангенс угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая проницаемость). [c.165]

В экспериментах первого типа скорость вращательного движения обычно определяется невозмущенной внешними силами конформацией цепной молекулы. Это исследование релаксационных процессов в явлениях диэлектрической [49], ядерной [50] и электронной [51] магнитной релаксации, поляризованной люминесценции [52, 53] и релаксации двойного лучепреломления в явлениях Керра [54—56]. В этих экспериментах, используя либо убывание во времени, либо частотную зависимость соответствующей величины, определяют время релаксации т, связанное с коэффициентом вращательной диффузии /)вр [c.52]

Приводятся сведения о строении и физических свойствах макромолекул и структуре полимеров, термодинамике последних и их растворов, статистической физике макромолекул и полимерных сеток, релаксационных явлениях (механическая, электрическая и магнитная релаксация). Рассматриваются такие состояния полимера, как высокоэластическое, ориентированное и жидкокристаллическое. Отличительная особенность книги — математическое описание теории процессов и явлений, свойственных полимерным системам. [c.2]

В общем случае под релаксационными явлениями в полимерах понимают изменение их свойств во времени, обусловленное достижением равновесного состояния. В принципе релаксационные явления должны иметь место при любых процессах, протекающих в полимерных системах, связанных с подвижностью макромолекул или ее фрагментов. Известны электрические, магнитные, механические релаксационные явления, явления, наблюдаемые при плавлении, кристаллизации, стекловании, растворении, набухании полимеров. При изучении свойств полимеров в широком интервале температур проявляются так называемые релаксационные переходы, связанные с возникновением или исчезновением подвижности тех или иных фрагментов макромолекул или макромолекулы в целом. [c.89]

Сведения о релаксационных свойствах систем могут быть получены путем исследования различных переходных процессов. Для объяснения релаксационных явлений приходится различать два процесса, в результате которых устанавливается равновесное распределение ядерных магнитных моментов. Этим двум процессам отвечают характеристические времена Т1 и Тг. Т1 называется термическим , или продольным , временем релаксации и характеризует процесс обмена энергией между системой спинов и окружающей средой. Последнюю принято называть решеткой (слово решетка имеет здесь специальный смысл, так как оно относится к окружению в растворе и в газе). Поэтому процесс, определяющий время Ть называют иногда спин-решеточным обменом энергии. Характеристическое время Тг называют поперечным временем релаксации. Под поперечной релаксацией понимают процесс, ведущий к исчезновению определенной когерентности в ориентации спинов, который не требует спин-решеточного переноса энергии. Непосредственный интерес представляет тот факт, что образование Н-связи влияет как на Т), так и на Тг. [c.128]

К молекулярно-кинетическим процессам в полимерах относятся диффузия и самодиффузия, кристаллизация и плавление, испарение и растворение, стеклование и размягчение, деформация и разрушение, механические и диэлектрические потери, вязкое течение и многие другие. Часть этих процессов — собственно релаксационные, столь характерные для полимеров. Среди них релаксация механических напряжений, механические потери при многократных деформациях, вязкое течение, а также механическое и структурное стеклование, диэлектрическая и магнитная релаксация и т. д. К релаксационным явлениям относятся также формирование площади контакта полимера с твердыми поверхностями и процесс трения. [c.16]

Процесс передачи ядром части энергии своему окружению посредством безызлучательного перехода называется спин-решеточной релаксацией. При действии на полимер внешнего магнитного поля ориентация спинов определяется поляризацией магнитных моментов ядер, тогда как тепловое движение атомов очень слабо влияет на порядок в расположении спинов. Если приложить магнитное поле к полимерной среде, а затем убрать его, то начинается спад магнитной поляризации ядер, обусловленный их тепловым движением. Явление спин-решеточной релаксации представляет собой спонтанный спад магнитной поляризации в отсутствие внешнего поля, обусловленный тепловым движением. Время спин-решеточной релаксации Т1 - это время, в течение которого разность между действительной заселенностью какого-либо уровня и его равновесным значением уменьшается в е раз. Спин-решеточная релаксация наблюдается наиболее отчетливо, когда частота тепловых колебаний сравнима с частотой ЯМР. Если измерения проводят на фиксированной частоте в достаточно широком интервале температур, то оказывается, что время спин-решеточной релаксации проходит через минимум, который для каждого релаксационного процесса в полимере наблюдается при определенной температуре. [c.254]

СОСТОЯНИЯМ, заселенным при температуре эксперимента статистический вес каждого спектра определяется распределением Больцмана. Когда времена релаксации по порядку величины сравнимы с уь, а кТ — с магнитным расщеплением ионных уровней, в мессбауэровских спектрах ферримагнитных соединений могут проявляться релаксационные явления. Для некоторых ферримагнетиков такие релаксационные явления уже наблюдались [45, 46]. [c.355]

Можно надеяться, что мы придем к лучшему пониманию характера и параметров волновых функций электронов редкоземельных элементов, определяющих природу сверхтонких структур в изучаемых веществах, а также природы обменного взаимодействия в магнитно-упорядоченных материалах. В последнем вопросе точные измерения сверхтонкой структуры спектров сплавов и соединений с примесями замещения позволят нам детально определить вклады в обменное взаимодействие различных ближайших соседей, как это было успешно продемонстрировано на соединениях железа. Такие эксперименты могут стать решающей проверкой различных моделей суперобменного взаимодействия. Более подробное изучение квадрупольного взаимодействия приведет к более полному пониманию и лучшей систематизации различных экранирующих факторов. Огромные возможности для дальнейших исследований предоставляет нам область изучения изомерных сдвигов, где нужна более широкая систематизация. Прогресс в этом направлении должен сочетаться с глубоким пониманием интересующих нас проблем ядерной физики. Особенно перспективным, как мы полагаем, должно быть изучение изомерных сдвигов у-лучей при переходах внутри одного семейства вращательных уровней. И наконец, из настоящего обзора должно быть ясно, что работы по релаксационным явлениям в парамагнитных соединениях редкоземельных элементов только начинаются и обещают быть очень интересными во многих аспектах. [c.394]

Присутствие в воде растворенного белка накладывает на быстрое броуновское движение растворителя-воды небольшую по величине, но измеримую компоненту, которая характеризует более медленное броуновское движение молекул белка. Это явление известно около 10 лет, и сначала его наблюдали как увеличение скорости магнитной релаксации протонов растворителя. С тех пор оно было изучено более глубоко путем исследования зависимости релаксации протонов и дейтронов растворителя от величины магнитного поля. Полученные данные несут необычайно богатую информацию о взаимодействиях вода— белок и белок—белок как в растворах, так и в суспензиях клеток. Однако природа лежащих в их основе взаимодействий растворитель—растворенное вещество остается весьма неясной. Для проверки концепции связанной воды, по которой ведется дискуссия, были проведены измерения на растворах белков в смешанном растворителе H2O/D2O. Данные этих измерений неожиданно указывают на взаимодействия между протонами белка и растворителя по механизму перекрестной релаксации. Эти последние результаты дают основание предположить, что интерпретация увеличивающейся информации о релаксационных измерениях образцов тканей нуждается в перепроверке, а возможно, и в новой интерпретации. [c.182]

Краткое феноменологическое рассмотрение поведения твердых тел в электромагнитном поле показывает, что можно отдельно говорить об электрических процессах в электрическом поле, магнитных процессах в магнитном поле и явлениях взаимодействия между ними. Электромагнитное поле в основном взаимодействует с дипольными членами следовательно, реакция носителей тока индуцированных и постоянных дипольных моментов на электромагнитное поле будет проявляться в резонансных и релаксационных спектрах (см. выше). Ниже мы рассмотрим основные механизмы, обусловливающие релаксационные и резонансные потери. [c.358]

Релаксация дипольной поляризации полимеров, так же как и другие виды релаксации внутренних параметров системы (магнитной поляризации, механических напряжений), обусловлена конкурирующим действием внешнего силового поля и броуновского движения макромолекул. Вид силового воздействия, электрическое поле определяет особенности релаксации дипольной поляризации. Тепловое движение роднит это явление с релаксационными процессами других видов. [c.34]

Присутствие парамагнитных ионов в водном растворе вызывает уширение линий воды в ЯМР-спектре (см. раздел, в котором рассматривается химический обмен). Парамагнитные ионы влияют и на продольное время релаксации 7i и на поперечное время 2 [69]. При полном анализе этого явления необходимо рассмотреть ряд различных факторов. Молекулы воды в системе можно разделить грубо на две категории молекулы в координационной сфере и молекулы в объеме растворителя. Координированные молекулы удерживаются на своих местах более прочно и менее подвержены обмену протонов, протекающему между молекулами воды, чем другие молекулы, находящиеся в объеме растворителя. С другой стороны, магнитное поле иона сильнее влияет на координированные молекулы воды и тем самым на релаксацию, индуцированную этим ионом. На ширину линии влияют следующие релаксационные характеристики [c.319]

Ширина линий сигналов также представляет существенный интерес. В результате движения электронов, столкновений с примесями и других дефектов время спин-решеточной релаксации и результирующие ширины линий спектра критически зависят от определенных явлений электронного рассеяния. Например, большие атомы таких примесей, как кремний, присутствующий в количестве 100 млн , могут расширять линии спектра ЭПР [24]. Эти эффекты иллюстрируют данные рис. IX. 18. Отметим, что линии сигнала сужаются примерно в 5 раз, когда образец очищен с применением хлора. Эффект обратим при обратной диффузии примесей в материал. Наряду с этим, процесс очистки не влияет на удельное электрическое и магнитное сопротивления. Более того, не замечено изменений ё -фактора или эффективной концентрации спинов, что указывает на релаксационную природу явления. [c.202]

Следует отметить, что нодшмо рассмотренных механических релаксационных явлений в полимерах могут протекать электрические и магнитные релаксационные процессы, которые следует учитывать при переработке полимеров или эксплуатации изделий. На них основано также исследование свойств полимеров "физическими методами. [c.61]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) стал сейчас одним из основных методов в химии и физике полимеров. На явлении ядерного резонанса основано несколько методов ЯМР широких линий, релаксационные измерения, ЯМР высокого разрешения. С помощью ЯМР широких линий и релаксационных измерений изучают структуру полимера (кристалличность, ориентация), молекулярные движения и связанные с ними переходы. Эти работы вносят существенный вклад в физику полимеров. Для химии и технологии полимеров наиболее важным является ЯМР высокого разрешения. Этот метод дает полную информацию о строении молекул и их реакциях и часто используется для контроля на всех стадиях производства от анализа исходного сырья и промежуточных соединений до характеристики готовой продукции. [c.5]

Сопротивление пластической деформации, коррозионное поведение, магнитные свойства, релаксационные и многие другие явления зависят от строения границ зерен и протекающих возле них процессов. Экспериментальное исследование роли границ зерен и трактовка их влияния на свойства металлов и сплавов часто были связаны с методическими ошибками. С появлением новых физических методов исследований (электронной микроскопии, точечного рентгеноспектрального микроанализа и т. д.) и разработкой физических основ металловедения (прежде всего, теории дислокаций) [233] появилась возможность представить более надежную модель границ зерен в поликристаллических металлических материалах. [c.41]

Релаксационные явления в значительной степени определяют протекание физических и химических процессов в полимерах [7.1—7.9]. Полимеры — сложные многоуровневые системы, состоящие из структурных элементов (кинетических единиц) различной природы (атомов, боковых и концевых групп, звеньев макромолекул, свободных и связанных сегментов,- элементов надсегментальной и надмолекулярной структуры, физических и химических узлов сетки, частиц наполнителя и т. д.). Это приводит к большому разнообразию форм молекулярной подвижности и соответствующих им релаксационных процессов, которые наблюдаются при действии на полимер механических, электрических или магнитных полей. При этом наиболее универсальным воздействием, позволяющим получить полную информацию о молекулярной подвижности и процессах релаксации в полимерах, является механическое воздействие. Электрические и магнитные поля могут вызвать не все релаксационные переходы, так как электрическое поле действует только на элементы, обладающие дннольным моментом, а магнитное поле — на элементы, обладающие магнитным моментом. [c.195]

Если ЗОЛЬ приготовлен достаточно монодисперсным, удается получить не только качественное, но и количественное согласие между экспериментальными данными и теоретическими зависи-мсстями Л = f g) и фт = ) Так, для однородного гидрозоля анизалдазина на основе экспериментальных кривых дихроизма в стационарном магнитном поле Н (кривая 1, рис. 8.3) и релаксационных явлений во вращающемся поле, используя соответствующие теоретические формулы [42, 43], можно вычислить коэффициент вращательной диффузии Он при различных значениях напряженности поля Н и степени ориентации частиц 1 Н). Полученные значения Он приведены в третьем столбце табл. 8,4. С другой стороны, коэффициенты вращательной диффузии Og могут быть получены из кривой ф, = фт(ё ) угла ориентации по формуле (7,17), Результаты для анизалдазина приведены в последнем столбце этой таблицы. [c.598]

Для молекулярной физики представляет интерес понять Стеклование механизм, обеспечийающий изменение конформаций, с точки зрения его связи с молекулярными движениями, т. е. установить, относительно каких связей в структуре происходит внутреннее вращение с ростом температуры. Одним из наиболее результативных подходов к решению этой проблемы является сравнение вязкоупругого поведения полимеров с их диэлектрическими релаксационными свойствами и в особенности с явлением ядерного магнитного резонанса. [c.128]

Классические аналитические методы, такие, как колебательная спектроскопия и ядерный магнитный резонанс, достаточно подробно описаны в литературе, поэтому их применение в химии в книге не рассматривается. Исключение составляет использование этих методов для изучения переходов и релаксационных явлений в полимерах. В книге описывается новый метод исследования колебательных спектров органических молекул, использующий неупругое туннелирование электронов рассматривается применение этого метода для изучения хемоеорбированных веществ. Кроме того, мы обращаем внимание читателя на новое приложение метода электронной спектроскопии для исследования структуры и образования связей в полимерных системах. [c.7]

Если время релаксации, соответствующее переходу между двумя подуровнями, мало (по сравнению с обратной ларморовской частотой сверхтонкого взаимодействия), то среднее значение Нек равно нулю и в мессбауэровских экспериментах магнитного сверхтонкого расщепления не наблюдается. Если время релаксации достаточно велико, наблюдается полный спектр, соответствующий Hett. Более подробно релаксационные явления обсуждаются в разд. II, В. [c.352]

Ядернын магнитный резонанс (ЯМР). как и ЭПР, основан на принципе магнитного резонанса. Поглощение радиочастотной энергии происходит при переходе ядра с более низкого энергетического уровня на более высокий. Прп этом имеют место два типа релаксационных процессов спин-решеточная релаксация с временем 7 а спин-спиновая с временем Гг. Явлення первого типа охватывают различные процессы обмена энергией между спиновой системой и решеткой, объединяющей все остальные (кроме спнновых) степени свободы. Ti может достигать нескольких часов и зависит от типа ядер и характера молекулярного движения. Спин-спнновая релаксация заключается в обмене энергией между спинами ядер одного типа. Время спин-спиновой релаксации всегда меньше Т[. Оба релаксационных процесса влияют иа время 12в [c.128]

Надо сказать, что гидролиз весьма своеобразно действует йа релаксационную эффективность парамагнитных ионов. Как показывают работы Брёрсмы [135], Попеля и др. [114], в случае Ре (III), а также в растворах СиВгз и СгС1з наблюдается увеличение Т с ростом pH, сопровождающееся увеличением -фактора парамагнитного иона. Поскольку подобное явление не наблюдается в растворах ионов в -состояниях (т. е. имеющих сферически симметричные оболочки), авторы [114] объясняют рост и -фактора искажением симметрии кристаллического поля магнитных ионов при гидролизе. [c.236]

СОСТОЯНИЙ в постоянном внешнем магнитном поле. Если учесть это явление (рис. 2). то можпо видеть, что резоиаиспое поглощение наблюдается в некотором интервале магнитного поля. т. е. резонансная линия имеет четко выраженную ширину. Эта ширина связана с релаксационными процессами. В величинах частот [c.440]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология