CC BY
9ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ
ФЕНОМЕН ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ВОДЫ КАК ФАКТОР МОДИФИКАЦИИ СВОЙСТВ ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Яхно Т., Яхно В.
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук. 603950, г. Нижний Новгород, БОКС-120, ул. Ульянова, 46.
yakhta13@gmail.com; yakhno@ipfran.ru
Понятие о пограничном слое воды было впервые сформулировано в 1904 году Л. Прандтлем [1]. Было показано, что реальные маловязкие жидкости частично прилипают к стенкам сосуда, образуя тонкий пограничный слой, где трение существенно, в отличие от жидкости вдали от стенок, где трением можно пренебречь. Этот факт дал мощный импульс развитию гидродинамики [2]. С другой стороны, в первой половине 20 века были проведены независимые исследования тонкой структуры воды вблизи стеклянных поверхностей. Было показано, что толщина этого слоя достигает сотен микрон. Были представлены доказательства существования новой водной фазы, в том числе по показателям преломления, дифракции рентгеновского и нейтронного излучения, вязкости, адгезии и наличию дальнего порядка в структурном упорядочении [3]. Необходимо также упомянуть о «воде-2» (поливоде), физико-химические свойства которой исследованы Б.В. Дерягиным и сотрудниками. Краткая история этих исследований изложена в нашей работе [4]. Важным этапом в развитии представлений о структуре и свойствах воды пристеночного слоя явилась книга Д. Поллака [5], где этому слою дано название «эксклюзивная зона (EZ)» на основании вытеснения из нее примесных частиц и большинства ионов. Известно также, что межфазная вода, присутствующая в песке, обусловливает пластичность и морозостойкость песчаной массы, что важно для строительных работ [5]. Особую важность пограничный (межфазный) слой имеет для биологических систем. В ряде модельных экспериментов показано, что механизм влияния анестетиков на живые организмы может осуществляться через уменьшение ширины пристеночного слоя [6]. В клетке чрезвычайно много интерфейсов, и в результате практически вся клеточная вода является межфазной [7,8]. Таким образом, характер или состояние этой воды может иметь решающее значение для функционирования клеток [7-10]. Проведены успешные попытки терапии различных заболеваний и увеличения продолжительности жизни животных с помощью межфазной воды [10]. Кроме внутриклеточной среды, важную роль в определении состояния воды играет внеклеточный матрикс, богатый гликопротеинами, протеогли-канами и гиалуроновой кислотой [11]. Именно эти протяженные молекулы несут на своей поверхности большое количество связанной воды, способствующей регенерации тканей. Таким образом, в настоящее время имеются многочисленные данные, свидетельствующие об универсальности феномена межфазной воды и его важной роли для живой и неживой природы. По мнению авторов, эта междисциплинарная область заслуживает всестороннего внимания.
[1] L Prandtl L Über Flüssigkeitsbewegung bei sehr kleiner Reibung. Verhandl III, Intern. Math. Kongr. Heidelberg, Auch: Gesammelte Abhandlungen, 2, 484-491 (1904). [2] Г. Шлихтинг. Теория пограничного слоя. «Наука», М., 697 с. (1974). [3] J. Henniker. The depth of surface zone of a liquid. RMP, 21 2, 322-341. (1949). [4] T. Yakhno, V. Yakhno. Water as a Microdispersed System. Water "Activation" Mechanism. Water Phases at Room Conditions. WATER SPECIAL EDITION: Evidence of Water Structure, 22 p. D0I:10.14294/WATER.2021.S2 (2023) [5] G. Pollack. The Fourth Phase of Water Beyond Solid, Liquid, and Vapor. Ebner and Sons Publishers, Seattle, 359 c. (2013) [6] N. Kundacina, M, Shi G. Pollack. Effect of Local and General Anesthetics on Interfacial Water. PLoS ONE 11(4): e0152127. doi:10.1371/journal.pone.0152127 (2016) [7] G. Ling A physical theory of the living state: the association-induction hypothesis. New York: Blaisdell, 680 p. (1962) [8] G. Ling Physical Theory of the Living Cell. Unnoticed Revolution. "Nauka" (2008) http://www.bioparadigma.spb.ru/russianling/russianling.htm [9] С.Е. Постнов Роль воды пограничного слоя в живом организме. Биофизическая модель. Биомедицинская радиотехника. №12, С.52-56 (2008) [10] С. Постнов, М. Мезенцева, Р. Подченяева, Г. Данлыбаева, И. Сургучева, О. Гринкевич, О. Лопатина, О. Бакланова. Новые подходы в биомедицинской технологии на основе воды пограничного слоя. Биомедицинская радиотехника. №1, 3-15 (2009) [11] Н. Б. Ферапонтов, С. Н. Вдовина, А. Н. Гагарин, Н. Л. Струсовская, М. Г. Токмачев. Свойства воды в гелях гидрофильных полимеров. Конденсированные среды и межфазные границы, 13 2), 208—214 (2011).
