Рис. 5. Зависимость давления набухания образца Б в 0,01 н. растворе NaCl от степени набухания в условиях равновесия с очень высоким набуханием или при высоком давлении в замкнутом для него пространстве между поршнем и дном цилиндра.

Проведенные эксперименты показыва­ют, что величины 30 кПа и 600 — 700 мл/г являются предельными для данного варианта. Отметим, что в литературе, где измерениям давления набухания гидрогелей уделено серьезное внимание, данные для гелей с такими показателями отсутствуют. Изучение функции λ в области еще больших значений набухания требует каких-то новых подходов.

Необходимо отметить, что наряду с «диагностической» ценностью зависимости набухания СПГ от давления она имеет самое непосредственное отношение к их практическим использованиям. Например, в случае применения СПГ в качестве почвенного влагоабсорбера или в растениеводческих задачах необходимо, чтобы давление набухания и прямо связанный с ним термодинамический потенциал влаги в СПГ согласовались с аналогичными возможностями почвы и растений [10]. Такой подход позволяет анализировать свойства и поведение СПГ в реальных условиях применения с единых, термодинамических позиций, причем функция λ (w) играет здесь ключевую роль.

Анализ зависимостей я (I) показывает, что время релаксации давления набухания тя, как и т возрастает с увеличением размера образца. Типичное для используемой конструкции прибора значение эффективного размера Re, который определяется радиусом и толщиной цилиндрического слоя геля, составляет ~1 см, а значение тя = 70 ч. т. о. весьма велико, причем возможности его снижения за счет уменьшения массы образца в данном случае ограничены.

Наблюдаемые кинетические характеристики набухания могут быть интерпретированы в рамках имеющихся теоретических подходов. Согласно работе [11], т и равновесный размер образца при свободном набухании Л„ связаны соотношением где D - коэффициент кооперативной диффузии.

Используя тот же подход, можно показать, что для давления набухания справедливо аналогичное уравнение

Обработка экспериментальных зависимостей тя(Ле), согласно уравнению (2), приводит к величине D= (2,4±0,6) -10~7 см2/с, которая близка к опубликованным значениям коэффициентов кооперативной диффузии [11-13]. Напротив, зависимости для того же образца в рамках уравнения (1) дают существенно более высокое значение D= (1,0±0,2) -10-5 см2/с, которое в свою очередь хорошо согласуется с величиной полученной из динамики длины волны рельефа, возникающего на поверх­ности СПГ в результате потери механической устойчивости при набухании [14].

Отмеченное расхождение в величинах D отчасти может быть связано с тем, что в качестве размера цилиндрических образцов СПГ использовали радиус шара с тем же объемом, хотя вряд ли это может объяснить расхождение на порядки величин. Более существенным может быть то, что имеющиеся теоретические соотношения [11] описывают процесс набухания при малых отклонениях исходного размера частиц от равновесного. В наших же экспериментах они различаются в 2-4 раза, причем в состояниях, далеких от равновесия, гель теряет механическую устойчивость [14, 15], и набухание нельзя свести только к кооперативной диффузии фрагментов сетки в растворителе.

Проведенный беглый анализ динамики набухания СПГ показывает, что для ее более глубокого понимания необходимы дополнительные исследования, поскольку здесь имеются нетривиальные эффекты. В качестве экспериментальной базы этих исследований вполне могут быть использованы развитые в данной работе методы.