Перокси́д водорода (Н2О2) в качестве лекарственного средства принимают внутрь и наружно. Давайте разберемся, в чем польза и вред от лечения перекисью водорода. Стоит внимательно относится к способу ее применения, поскольку не все методы безопасны, некоторые из них приводят к пагубным последствиям отсроченного характера. Не стоит обманываться тем, что перекись водорода знакома с детства, когда была щадящим аналогом спиртовой настойки календулы, йода и «зеленки». У пероксида есть ряд ограничений, нарушение которых грозит серьезными осложнениями.

Что из себя представляет

В естественной среде данное соединение практически не встречается, по причине быстрого разложения под влиянием бактерий, потребителей водорода. При их контакте микроорганизм погибает, а пероксид разрушается. Именно из-за этого бактерицидного действия средство получило такую широкую известность.

Самое распространенное соединение в природе - это оксид водорода или попросту вода (Н2О), без которой, как известно, нет жизни. Тело человека на 89 % состоит из воды. Отличаются эти вещества, если говорить просто, количеством атомов кислорода. У перекиси их два, у воды - один.

Оба соединения очень устойчивы, если на них нет постороннего воздействия. Когда происходит распад молекулы на ионы, высвобождается кислород, который в свободном состоянии является активным окислителем. Это свойство лежит в основе всех лечебных и косметических процедур.

Как известно, существование человека без кислорода-окислителя невозможно, но когда при недостатке антиоксидантов образуется избыток неконтролируемых свободных радикалов, что приводит к патологическим процессам в организме. Иными словами, если пероксид, легко распадающийся на воду и активный, свободный кислород, попадает туда, где быть не должен, возникает сильный риск ущерба для здоровья.

Наружное применение

Наиболее действенный и безопасный способ применения - это наружное использование при повреждениях эпителия. Перекись абсолютно безвредна и весьма эффективна как средство для очистки и обеззараживания кожи и мелких ран или ссадин. Несложная процедура предотвращает развитие патогенной микрофлоры и проникновение ее в открытые раны, в кровь.

Используют пероксид и при лечении гнойных заболеваний, в том числе, фурункулов. При попадании в агрессивную среду, перекись распадается, высвобождается кислород и уничтожает те вредные микроорганизмы, которые еще не отмерли. Таким образом предотвращается повторное инфицирование и нагноение, иммунная система быстрее справляется с заболеванием или воспалением, снижается ущерб эпителию.

В интернете можно найти советы по использованию перекиси водорода для лечения избыточной потливости и уменьшения выделения кожного сала - себиума. Но этого делать не рекомендуется. Если наносить ее на неповрежденную кожу, это приведет к сжиганию выводящих протоков как сальных, так и потовых желез. В результате получим уменьшение потоотделения, дополнительную нагрузку на выделительную систему и почки в частности, а также спровоцируем угревую сыпь, от которой, возможно, понадобится дополнительное лечение.

Ненужно протирать зону лимфоузлов. Это не даст никакого лечебного эффекта, а соединение будет поступать путем всасывания и причинит только вред. Обрабатывайте кожу, но без пероксида.

При обработке неповрежденной кожи создается ложное впечатление о положительном эффекте перекиси. Все дело в том, что на ней имеются микротравмы, при обработке которых появляются знакомые белые пятна. Если обработать этанолом, появится жжение доказывающее присутствие микроповреждений. Помните, выделенный активный кислород вне организма не приносит ни пользы, ни вреда, именно поэтому использование пероксида на целой коже бесполезно!

Возможность использования в медицине

Сегодня медики делают попытки доставлять перекись водорода внутрь организма для вооружения ею иммунных клеток. Так появится возможность очень просто и дешево уничтожать новообразовавшиеся клетки и микробы - им достаточно будет вступить в контакт с пероксидом, чтобы погибнуть.

Откуда появилась такая идея?

Предложение возникло после изучения работы клеток иммунной системы. При встрече с патогеном клетки-киллеры выделяют синглентный кислород, который является их главным оружием. Активный оксиген разрушает мембрану чужеродной клетки, что в итоге ведет к ее гибели. Но с раковыми клетками ситуация иная. Для их разрушения перекись водорода должна попасть внутрь. Как же заставить злокачественную клетку заглотить пероксид? Добровольно на суицид она не идет, поэтому в данном случае польза для организма человека более чем преувеличена.

Прием перекиси водорода внутрь - обман

Для того чтобы доставить перекись к нужным тканям, используют ее прием внутрь. Что происходит в данном случае? Все то же, что и на открытой коже - разрушаются слизистые оболочки всего ЖКТ с одновременным образованием атомарного кислорода. Он способен уничтожить микробиоту ровно так же, как слюна и пищеварительные соки. Часто это выдают за лечение дисбактериоза. Однако одновременно будет окисляться слизистая отвечающая за секрецию, что приведет к развитию атрофии, а это первый шаг к развитию рака. Таким образом, легенда возможности применения перекиси и медицине постепенно начинает развеиваться.

При нарушениях слизистой желудка и кишечника замедляется всасывание веществ, исчезают так называемые запоры. Организм в результате недополучения пищи начинает стремительно терять в весе. Данное патологическое изменение имеет необратимые последствия - эпителиальные клетки гибнут, пища практически становится недоступной. Так запускаются необратимые процессы с реальным риском онкологических заболеваний.

Но на пути к печени еще предстоит путь в несколько десятков сантиметров по кровеносным сосудам, а в плазме крови имеются ферменты, расщепляющие перекись водорода, и постоянно будут разрушаться и восстанавливаться форменные элементы крови.

Так насколько реально может помочь перекись водорода в данном случае?

При обычных условиях в крови здорового человека соотношение форменных элементов следующее (примерно):

• 2 лейкоцита;
• 500 эритроцитов;
• 35 тромбоцитов.

Но активный кислород, выступающий в качестве окислителя, нужен только самой малочисленной группе клеток - лейкоцитам, ведь они единственные имеют ядро и в них проходят активные метаболические процессы. И если даже лейкоциты способны будут усвоить пероксид, то как они смогут использовать его по назначению без вреда для себя? Очевидно, что вероятность полезности перекиси становится преувеличенной и больше напоминает сказку.

Следует заметить, что перекись водорода представляет особую опасность для эритроцитов и тромбоцитов, губительно влияя на них. В отдельных случаях уменьшение количества тромбоцитов, отвечающих за свертываемость крови, может иметь положительный эффект, особенно у людей со склонностью к образованию тромбов и атеросклероза. Но отмирание эритроцитов приносит в 10 раз больше вреда, чем уменьшение количества тромбоцитов. При регулярном использовании организм приспособится, и костный мозг станет более интенсивно производить тромбоциты, что в последствии увеличит риск образования тромбов и закупорки сосудов.

Важно помнить, что перекись водорода - это жирорастворимое соединение. Поэтому при одновременном приеме с жирной пищей она может попасть внутрь клеток. Так в организм поступают жирорастворимые витамины и различная патогенная микрофлора. Предсказать, с чем первым встретиться перекись водорода: с патогенной клеткой или клеткой иммунной системы, - невозможно. Ситуация оказывается неуправляемой.

Интраназальное применение

В народной медицине используют перекись водорода для борьбы с насморком. Однако давайте разберемся, какой ценой это происходит. При попадании активных веществ, которые расщепляются, убивается слизистая оболочка носа и выработка насморка прекращается по той причине, что вырабатывать его просто нечему. Это приводит к появлению следующих проблем:

1. Теряется обоняние, поскольку убиваются рецепторы, отвечающие за восприятие запахов.
2. Нарушаются защитные функции носоглотки, такие, как увлажнение, очищение от пыли, согревание, что приводит к появлению частых бронхитов, фарингитов, ларингитов, а также к пневмонии.
3. Исчезает возможность удалять жидкий секрет, что ведет к аллергическим реакциям и проявлению бронхиальной астмы. В лучшем случае, мы получаем бронхит с астматическим компонентом.

Важно!
Помните: любая гибель клеток - это первая причина риска онкологических заболеваний, которые могут появиться спустя десятилетия.

Подытоживая, можно сказать, что после введения перекиси водорода уничтожается слизистая оболочка. В результате атрофии эпителия носоглотки возникает угроза развития онкологического заболевания. Таким образом, от незнания можно получить серьезные осложнения. Обратите внимание, что проявление аллергического насморка - это не заболевание носа, а ответная реакция на тотальный иммунодефицит или, простыми словами, ответная реакция на сниженный иммунитет и сбой в иммунной системе.

Внутривенное применение перекиси водорода

В современной медицине часто встречается внутривенное введение пероксида водорода, что приводит к уменьшению действия токсинов, попавших в кровь. Это снимает нагрузку с печени, отвечающей за очистку крови. Процедура способна на время уменьшить приступы стенокардии и облегчить течение вегетососудистой дистонии. Просветы коронарных сосудов становятся больше. Это происходит из-за уменьшения количества тромбоцитов снижению тромбообразования. Но появляется побочный эффект - на коже возникают пигментные пятна, называемые старческими.

Важно!
Помните, что при внутривенном введении перекиси водорода человек начинает активнее стареть, а его биологический возраст становится старше на несколько лет.

Польза перекиси водорода - это все-таки реальность или миф?

Важно понимать, что современная экологическая ситуация окружающей среды, которая переполнена различными окислителями неестественной природы, делает введение в организм еще одного дополнительного окислителя просто неразумным. Для этой процедуры должны быть крайне и очень серьезные показания. Намного чаще в организм вводят антиоксиданты, пытаясь замедлить окислительные процессы.

Среди наиболее распространенных:

• витамин А;
• витамин Е;
• витамин С;
• витамин Р.

Они останавливают реакции окисления свободных радикалов путем создания наиболее устойчивых свободных радикалов. Если полвека назад введение пероксида могло иметь менее пагубные последствия, то сегодня ситуация кардинальным образом изменилась.

Важно отметить, что если бы перекись водорода смогла пройти весь путь от потребления до конечной цели, без опасной встречи с ферментами, дополнив иммунную клетку защитным механизмом, то в медицине произошел бы революционный переворот. Однако на настоящий момент использование перекиси водорода внутрь опасно, а эффективность метода - миф для тех, кто хочет быстро оздоровиться, абсолютно не прилагая усилий. Перекись водорода может применяться только для обеззараживания пораженной кожи и гнойных ран. Все остальное будет нести вред.

Принимать перекись водорода внутрь в России популяризировал доктор Неумывакин. Так ли безобидна капля пероксида? И с какими трудностями в лечении сталкиваются больные?

Перекись водорода - сильный антисептический препарат

Можно ли применять перекись водорода внутрь?

Перекись водорода (perekis vodoroda) – один из мощных универсальных антисептиков для употребления внутрь. Она способна оказать восстанавливающее действие на организм за счёт дополнительного свободного кислорода: ткани активно питаются, улучшается обмен веществ, стабилизируется работа ЖКТ, человек полон сил и пышет молодостью. Так почему эта терапия не признана?

Действие перекиси на организм человека при неправильной дозировке губительно . Именно по этой причине врачи предпочитают не включать в рецепт перекись.

Для чего применяют перекись водорода

Перекисью водорода можно закапывать уши

При онкологических образованиях вводят жидкость внутривенно. Медицина категорически против подобной терапии, мотивируя это антинаучным подходом, эффектом плацебо и массой летальных исходов с аналогичным лечением.

Тем не менее, пероксид собирает вокруг себя почитателей даже среди медиков, таких как Эд Маккабе, Джордж Уильямс и русский врач Неумывакин с его знаменитой схемой приёма.

Лечебные свойства перекиси

Перекись равносильна в пользе и вреде. Медицина её влияние разглядывает под несколькими ракурсами: для очищения организма, заживления, питания.

Положительные стороны

В теле человека нет ни единого органа или системы, который бы не подвергался положительному действию пероксида при подходящей дозировке . Мы объединили список преимуществ в 3 основные категории:

Заживление ЖКТ – лечение всего организма

Лечение перекисью построено на основе истины – проблемы со здоровьем от плохого питания. Распад пероксида в ЖКТ – это освобождение водорода и свободного кислорода. Он впитывается прямо в стенки желудка, мгновенно проникает в клетки, потому в первую очередь налаживается работа пищеварительного тракта:

• кислотно-щелочной баланс приходит в норму;
• антисептик подавляет и выводит все процессы гниения в ЖКТ;
• заживляются ранки, эрозии, устраняют кровотечения.

Перекись водорода заживляет ссадины и раны

Раствор помогает от изжоги, проблем с кислотностью желудка. Здоровый кишечник усваивает в разы больше полезных веществ, что отражается на общем тонусе организма.

Кровоток, богатый атомарным кислородом

Также перекись насыщает весь организм кислородом, что зовут оксигенотерапией. Практически каждый из нас страдает кислородным голоданием из-за банальной гиподинамии – малоподвижности. Пероксид восполняет этот пробел. Атомарный кислород разносится по кровотоку и попутно питает клетки организма, уничтожает микробы. Научно доведено, что после внутривенного вливания перекиси водорода лимфоциты возросли на 30-35%. Это означает, что иммунный барьер сильнее на треть своих обычных возможностей.

Кислород переносится по организму при помощи крови

Свойство окисления, как способ чистки

Пероксид – окислитель токсичных веществ в теле человека, чем он полезен при зашлакованности организма. К примеру, аммиак и мочевина выводятся в разы быстрее и в больших объемах. Терапия уместна после отравления алкоголем, запоев.

Вред перекиси водорода

Перечень рисков при переизбытке антисептика огромен:

• ожоги слизистой оболочки органов ЖКТ;
• внутренние кровотечения;
• тошнота и рвота;
• закупорка сосудов (в почках и печени преимущественно);
• боли в животе;
• общая интоксикация:
• аллергия (чаще крапивница, насморк, кашель);
• слабость и сонливость;
• жжение в области пищевода, желудка.

Перекись водорода может вызвать жжение в пищеводе и желудке

При таких симптомах срочно прерывайте курс и обращайтесь в больницу. Пероксид способен разъесть слизистые до кровавых язв.

Другой случай – ухудшение самочувствия после курса. То есть организм воспринимал перекись, как допинг. Без него работоспособность упала, ткани голодают. Но пить пероксид без перерыва нельзя. Подумайте, какая будет польза от подобных курсов? Это все равно, что есть 3 раза в неделю.

Ещё один риск – лечение и его последствия вы берёте на себя. Никто не возместит удар по здоровью, если терапия не подойдёт вам или будет слишком концентрированной.

Полезно ли пить перекись водорода с водой?

Даже нужно. Пероксид правильно пить в воде (если доза небольшая, обоснованная и желательно установленная врачом). В сочетании с другими напитками он бесполезен, так это может изменить химический состав.

Теплая, очищенная вода комнатной температуры – лучшая пара перекиси. Их состав практически идентичен и на друг друга никак не воздействует: разница в одну единицу кислорода (Н2О – вода и Н2О2 – пероксид).

Употребляйте перекись водорода только с водой комнатной температуры

Прием капель внутрь без жидкости способствует химическому ожогу с кровотечением. Первое правило: пить неразбавленную перекись запрещено!

Очистка питьевой воды перекисью опасно. Слишком высока угроза передозировки, ожога и отравления.

Схема приёма перекиси по Неумывакину

Учёный, врач, целитель и профессор Иван Павлович Неумывакин был приверженцем оксигенотерапии. Он разработал целые схемы приёма пероксида внутрь и наружно.

Принятие капель с водой, по его мнению, представляют восходящую концентрацию с перерывом и продолжением в максимальной дозировке:

1. День 1. В 50 мл воды добавить 1 каплю 3% перекиси водорода. Повторять трижды в день до еды (или спустя 2 часа после).
2. День 2. Тот же объем и частота принятия, но уже 2-х капель лекарства.
3. День 3. Та же рюмка воды перед едой с 3-мя каплями препарата.

Так доводят до 10 капель за 10 дней. Делают перерыв на 2-4 дня и продолжают курс еще на 10 дней, принимая по 10 капель за один раз.

Один курс лечения растягивается на 22-24 дня. Продолжать, менять дозы нельзя. Сколько раз в год повторять курс – зависит от заболевания. Подробно И. П. Неумывакин описывает в своих книгах.

Противопоказания

Пероксид вполне сочетается с аптечными медикаментами, кроме антибиотиков. Нельзя запивать их водой с перекисью. Принимайте препараты по отдельности с промежутком 30-40 минут. Неплохо скомпоновать с фитопрепаратами. В лечебных целях показан детям для лечения ЛОР-органов в виде полоскания и закапывания в уши.

Противопоказания:

• пересаженные органы (не зависит, как давно случилась операция, в принципе запрещено);
• индивидуальная непереносимость;
• беременные и кормящие мамы.

Не стоит употреблять перекись водорода беременным женщинам

Сильное окислительное воздействие препарата иногда срабатывает не в пользу человека с донорскими органами. Перекись водорода провоцирует отторжение чужеродной ткани. Отзывы людей

«Впервые чувствую себя так здорово! Закончила курс по Неумывакину, и в свои 30 с хвостиком гоняю с 3-летним ребёнком, как заведённая. Ни усталости, ни апатии, всегда настроение и бодрость. Муж говорит, что я будто вернулась в 20 лет. Тоже по моему примеру начал пить раствор. Попробуйте!»

«Бабушка выпила всю перекись в доме, но лучше не становится. Давление так же не дает покоя. Может, потому что гипертонию никому еще не удавлось победить в преклонном возрасте, а может, водичка эта беспомощна. Лучше бы витамины пропила, только время потеряла.»

«В этом году пролечилась от аскаридоза. Врач посоветовал здоровое питание и очищение организма от шлаков в парной. Но у меня нет денег по баням ходить еженедельно. Вычитала, что пероксид людей на ноги ставит. Пью первую неделю, и кажется, мне идет на пользу.»

Отзывы врачей

Несторов Александр, терапевт, Новосибирск

«Я не приверженец терапии Неумывакина, но сам наблюдал положительные изменения и своих пациентов, практикующих народные методики. Да, играть с такими способами опасно. Потому рекомендую ходьбу, прогулки и бег, как способ тонизировать тело».

Перекись водорода – не только ранозаживляющая жидкость для сбитых коленок. Пероксид внутренне принимают уже десятки лет в целях оздоровления и условиях риска. Методика еще не изжила себя благодаря массе положительного опыта у пациентов.

Перекись водорода – это известное антисептическое средство, которое не предназначено для внутреннего применения . Но почему-то многие люди считают ее полезным и эффективным лекарством для приема внутрь. В Сети можно найти много «интересных» и «познавательных» статей, от так называемых целителей (докторами их не назовешь), которые рассказывают про необходимость приема перекиси внутрь с целью лечения многих заболеваний, и даже рака. В этой статье мы рассмотрели полезные свойства перекиси водорода для человека, показания и противопоказания к ее использованию, возможность приема внутрь.

Описание препарата

Перекись водорода можно смело назвать самым популярным и часто используемым антисептиком, с помощью которого лечат раны и воспалительные заболевания кожи и слизистых.

Когда перекись водорода контактирует с поврежденной кожей или слизистыми оболочками, она пенится, образуя свободный активный кислород. Благодаря этому происходит очищение раны от гноя и грязи . Также такая пена ускоряет остановку незначительного кровотечения, источником которого являются поврежденные капилляры.

Показания к использованию препарата:

• Гнойные раны на коже и слизистых оболочках.
• Стоматит и гингивит.
• Различные воспаления видимых слизистых оболочек.
• Незначительные кровотечения из поврежденных капилляров на коже (например, при ссадинах).
• Носовые кровотечения. При этом перекисью смачивается бинт, который используется для тампонады носа.
• Тонзиллит.

Противопоказания к использованию:

• Индивидуальная непереносимость препарата или отдельных его компонентов.
• Декомпенсированные тяжелые поражения почек и печени, недостаточность этих органов.
• Герпетиформный дерматит.
• Гипертиреоз – заболевание щитовидной железы, сопровождающееся повышенной выработкой ею гормонов .

Можно ли принимать препарат внутрь

Наши люди, к сожалению, любят экспериментировать со своим здоровьем. Из-за невысоко доверия к врачам и медицине в целом они ищут советы по лечению на просторах интернета, прислушиваются к рекомендациям «специалистов», не имеющих минимального представления о работе организма. К одним из таких «легендарных» рекомендаций является прием перекиси внутрь.

К сожалению, многих не смущает возможность приема препарата внутрь, не предназначенного для этого. Действие перекиси водорода в организме является пагубным . Этот, на первый взгляд, безопасный препарат, может стать причиной большого количества острых патологий и интоксикаций.

Положительное влияние перекиси водорода на организм человека может быть только при условии ее наружного применения, согласно инструкции. Этот препарат предназначен исключительно для местного использования.

Перекись водорода в организме человека приводит к выходу большого количества атомарного кислорода. Она реагирует с желудочным соком, при этом происходит химическая реакция по выходу газа.

Получившийся атомарный кислород влияет на работу всего организма. Такие пузырьки кислорода способны транспортироваться с помощью крови по всему телу. В тяжелых случаях у отравившегося человека развивается газовая эмболия – смертельное состояние.

В случае приема перекиси водорода в большом разведении отравление маловероятно . Но и пользы для организма никакой не будет. Перекись водорода при внутреннем приеме не оказывает положительного воздействия.

Прием перекиси водорода в больших разведениях хоть и не приводит к отравлению, но также является опасным методом лечения. Человек, поверив в этот метод терапии, прочитав в интернете, что он поможет ему избавиться от множества заболеваний, перестает принимать лекарства, прописанные доктором, и употребляет перекись. В результате происходит прогрессирование болезни.

Симптомы отравления перекисью

Отравление перекисью развивается при употреблении ее в неразведенном, концентрированном виде. Симптомы заболевания возникают практически моментально после ее попадания внутрь .

К основным клиническим проявлениям интоксикации перекисью водорода относятся следующие симптомы:

• боль в ротовой полости, пищеводе и в области желудка. Этот симптом развивается вследствие ожога слизистой оболочки;
• тошнота с возможной последующей рвотой;
• учащение дыхания, одышка. Человеку становится сложно дышать. Этот симптом может быть первым признаком газовой эмболии;
• покраснение кожи, может быть цианоз (посинение) кожи шеи и лица;
• учащенное сердцебиение – тахикардия;
• ощущение общей слабости, тревоги;
• может появиться головокружение, головная боль;
• нарушение сознания.

При наступлении газовой эмболии развивается острая боль в груди, человек теряет сознание . При этом могут наблюдаться судорожные генерализированные приступы, напоминающие эпилепсию.

Первая помощь в случае отравления перекисью

Отравление перекисью водорода относится к смертельно опасным состояниям . Газовая эмболия может привести к летальному исходу за короткий промежуток времени.

В первую очередь, в случае употребления перекиси внутрь, нужно немедленно вызывать скорую медицинскую помощь. До приезда медиков постарайтесь самостоятельно помочь отравившемуся человеку.

Основные компоненты первой доврачебной помощи:

1. Дайте ему выпить залпом литр простой воды комнатной температуры. Затем ее нужно вырвать. Спровоцировать рвотный приступ можно надавливанием пальцев на корень языка. Такая процедура поможет промыть желудок и вывести из него большую часть перекиси.
2. Поищите в домашней аптечке препараты, из группы сорбентов. Это может быть активированный уголь, атоксил, полисорб, энтеросгель. Дайте больному принять сорбент, придерживаясь при этом рекомендованной в инструкции дозировки.

Вся дальнейшая помощь будет оказываться бригадой скорой помощи. Они проведут госпитализацию пострадавшего в токсикологическое или реанимационное отделение. Длительность, объем лечения и прогноз будут зависеть от тяжести состояния больного, степени поражения организма, количества выпитой перекиси и ее концентрации.

Перекись водорода – это отличное лекарственное средство для местного применения. Использовать ее можно для очищения ран от гноя, грязи, снятия локального воспаления и остановки капиллярного кровотечения. Принимать внутрь это вещество категорически противопоказано. Перекись может стать причиной острого отравления и привести к газовой эмболии и смерти. Не занимайтесь самолечением этим препаратом, полагаясь на рекомендации сомнительных специалистов. Только квалифицированная медицинская помощь, оказанная врачами, может помочь в лечении заболеваний .

Альтернативная медицина, вне всякого сомнения, имеет право на существование. Особенно если речь идет о лечебных практиках, проверенных временем, таких как мануальная или фитотерапия, гомеопатия. Но, к великому сожалению, нетрадиционные лекари зачастую предлагают такие методы лечения, которые иначе как опасными назвать нельзя. Чего только стоят рекомендации пить перекись водорода для нормализации окислительно-восстановительных процессов в организме. Надо сказать, что никакой научной основы под собой такие советы не имеют.

Чтобы читатель понимал, о чем идет речь, приведем здесь некоторые выдержки из подобных рекомендаций.

Авторы методики утверждают, что она полезна для всех, кто заботится о собственном здоровье, поскольку при нехватке кислорода, дескать, в нашем желудке происходит загнивание пищи. Принимая перекись водорода внутрь, мы, якобы, обеспечиваем организм атомарным кислородом. Сложно сказать, в какой школе этот человек получал образование, но в том, что он мало знаком с анатомией и химией, сомневаться не приходится.

Во-первых, перекись водорода разлагается на атомарный кислород только в результате химических реакций. Об этом знает любой восьмиклассник. В желудке пероксид образует только обычный кислород О2 и воду. Во-вторых, кислороду место в легких, но никак не в пищеварительном тракте. Там он никакой пользы не принесет, однозначно.

Если мы заглянем в химический справочник, то обнаружим такую характеристику вещества: пероксид водорода (перекись) - соединение с рекордным содержанием кислорода. Видимо, именно на этом основаны советы принимать перекись водорода внутрь. Однако в справочнике речь идет о концентрированном веществе, которое значительно отличается от того, которое используется в быту. Поэтому даже о каком-то более-менее заметном поступлении кислорода в организм говорить не приходится.

Откровенно скажем, здоровому организму пероксид водорода в той концентрации, которая предлагается современными знахарями, не повредит. Особенно если речь идет о непродолжительном воздействии.

В аптечной сети можно приобрести только перекись трехпроцентную. Две капли из пипетки составят приблизительно 0,5 мл. Если это количество разбавить двумя столовыми ложками воды (около 30 мл), получим раствор очень слабой концентрации. Учитывая тот факт, что пероксид водорода - субстанция неустойчивая, такую перекись водорода пить все равно, что чистую воду. В этом свете как вред так и польза такого лечения представляются крайне сомнительными.
Утверждение о том, что молекулярный водород активно участвует в образовании свободных радикалов, которые провоцируют старение организма, тоже имеет под собой весьма зыбкую почву. Желудок человека не имеет ничего общего с химической лабораторией. Поэтому логичнее будет предположить, что все в него попавшее выводится естественным путем - через кишечник.

Сжечь слизистую желудка, принимая перекись водорода внутрь, тоже вряд ли удастся. Ведь раствор слабой концентрации используется для полоскания горла или рта при стоматитах и фарингитах.

Обычная перекись способна взорваться без видимых причин. Для того чтобы понять, чем такой эффект обусловлен, следует вспомнить, что в результате хранения перекись распадается на воду и газ. Если емкость заполнена не полностью, свободный кислород накапливается под крышкой. При достижении определенной концентрации малейшая встряска провоцирует взрыв. Надо сказать, что стеклянная бутылочка при этом разлетается на осколки. Однако происходит это только с перекисью концентрацией 33 %, при условии, что тара плотно закрыта. Как видите, ожидать взрыва в желудке тоже не приходится. Поэтому можно сказать, что вред и польза перекиси несколько преувеличены. Вместо того чтобы принимать перекись водорода внутрь, отправляйтесь в лес на прогулку, дабы обеспечить организм полезным кислородом.

Ярые адепты нетрадиционной медицины рекомендуют пероксид водорода не только перорально, но и внутривенно. По их заверениям, такой способ помогает избавиться от многих недугов, в том числе и раковой опухоли. Этот вопрос невозможно оставить без внимания, поскольку такое целительство вполне может привести к летальному исходу.

Более аргументированно разъяснить вред такого лечения может только квалифицированный медик. Однако нужно давать себе отчет, что, полагаясь на околонаучные методики лечения, больной теряет самое драгоценное - время. Ведь любое заболевание сложнее вылечить, если оно запущено.

Из работы Ивана Павловича Неумывакина

«Перекись водорода на страже здоровья»

Иван Павлович Неумывакин доктор медицинских наук, профессор, с 1959 года в течение 30 лет занимался космической медициной: разработкой методов и средств оказания медицинской помощи космонавтам при полетах различной продолжительности.

В своей книге: «Перекись водорода на страже здоровья» Иван Павлович излагает важные данные на тему перекиси водорода. Изучив эти данные можно лучше понять технологии компании GreenTechEnvironmental,в частности работу и важность матрицы Фотокаталитической оксидации (PCO -PhotoCatalyticOxidation), разработанной в рамках космических программ NASA. Одним из важнейших производимых матрицей компонентов являются микрочастицы перекиси водорода в газообразном состоянии.

Без перекиси водорода практически в природе ничего не происходит, она лежит в основе всех физиологических, биохимических и энергетических процессов, протекающих в организме. Например, молозиво матери и женское молоко содержат много перекиси водорода, что служит запуском работы иммунной системы ребенка. Или, к примеру, действие знаменитого интерферона основано на том, что он стимулирует выработку клетками иммунной системы перекиси водорода.

Перекись водорода является мощным регулятором доставки клетками микро- и макроэлементов, того же кальция – клеткам головного мозга и лучшей их усвояемости, а также очистки от шлаковокисляет токсические вещества, попавшие в организм как извне, так и образовавшиеся внутри самого организма, что, в свою очередь повышает работу так называемых простагландидов, (Простагландины -широкая группа органических соединений физиологически активных веществ, образующиеся в организме) являющихся важнейшими структурными элементами всей иммунной системы. В настоящее время доказано, что лактобактреии, живущие в толстом кишечнике, также способны вырабатывать перекись водорода. Дело в том, что все болезнетворные микроорганизмы, также и раковые клетки, могут существовать только при отсутствии кислорода. Это касается не только желудочно-кишечного тракта, но и органов малого таза, женского и мужского половых сфер и т.д. Перекись водорода образуется так:

2H₂O+O₂=2H₂O₂.

Разлагаясь, перекись водорода, образует воду и атомарный кислород: H₂O₂=H₂O+O.

Однако на первой стадии разложения перекиси водорода выделяется атомарный кислород, который является «ударным» звеном кислорода во всех биохимических и энергетических процессах. Именно атомарный кислород определяет все необходимые жизненные параметры организма, а точнее, поддерживает иммунную систему на уровне комплексного управления всеми процессами для создания должного физиологического режима в организме, что и делает его здоровым. При сбое этого механизма, при недостатке кислорода, а его, как вы уже знаете, всегда не хватает, особенно при недостатке аллотропного (других видов, в частности, той же перекиси водорода) кислорода, и возникают различные заболевания, вплоть до гибели организма. В таких случаях хорошим подспорьем для восстановления баланса активного кислорода и стимуляции окислительных процессов и собственного его выделения и является перекись водорода – это чудодейственное средство, придуманное Природой в качестве защиты организма, даже когда мы ему чего-то недодаем или просто не задумываемся, как там внутри работает сложнейший механизм, обеспечивающий наше существование.

Следует сказать, что в биохимических, энергетических реакциях кислород в организме участвует в виде радикалов несколько видов, так называемых свободных радикалов, у которых на орбите находится один неспаренный электрон; у атомарного кислорода – два, а у молекулярного – уже четыре. Помимо этого их отличие заключается в том, что для образования свободных радикалов требуется гораздо меньше времени и энергии, несколько большей у атомарного и самой большой молекулярного, и обозначаются они следующим образом:

* Свободные радикалы – О
* Молекулярный кислород – О₂
* Атомарный кислород – О
* Озон - 0₃

Сделаем выводы: на основе данных Ивана Павловича Неумывакина, перекись водорода синтезируется различными органами нашего тела для решения многочисленных проблем организма. Находясь в лесу или горных районах, мы восстанавливаем необходимое количество атомарного кислорода в нашем теле, за счёт получения из воздуха перекиси водорода в газообразном состоянии (гидропероксидов). Таким образом,наше тело полноценно функционирует. Проблема в том, что мы живем в закрытых помещениях, в которые природа не имеет доступ.Наше тело не получает необходимых природных компонентов, включая гидропероксиды. Здесь и начинается проблема, решение которой нашли инженеры разработавшие матрицу PCO-Photo Catalytic Oxidationв рамках космических программ NASA. Матрица PCO способна генерировать не только необходимое количество гидропероксидов, необходимое нашему организму, но и ряд других важных компонентов (смотрите рисунок).

Перекись водорода хорошо изучена, и с давних пор используется в медицине для дезинфекции ран и лечения ряда заболеваний (подробнее читайте в книге «Перекись водорода на страже здоровья»), это бактерицидное свойство усиленно в матрице PCO за счёт катализатора. Приборы компании GreenTech Environmental способны уничтожать 99,9999% любых вирусов, микробов и бактерий на любых поверхностях.

Введение

1. Исследования воздействия атомарного кислорода в верхней атмосфере Земли на материалы

1.1 Атомарный кислород в верхней атмосфере Земли

1.2 Изучение воздействия атомарного кислорода на материалы в натурных и лабораторных условиях

1.3 Процесс химического распыления полимеров АК

1.4 Изменение свойств полимерных материалов при воздействии атомарного кислорода

1.5 Методы защиты полимерных материалов от разрушения плазменными потоками

2. Методика исследования воздействия атомарного кислорода на полимеры

2.1 Описание методики расчетов

2.2 Магнитоплазмодинамический ускоритель кислородной плазмы НИИЯФ МГУ

3. Результаты расчетов

3.1 Описание и сопоставление полученных данных с экспериментальными расчетами

3.2 Исследование роли распределения наполнителя в приповерхностном слое композита

3.3 Анализ защитных свойств наполнителя на основе данных по ослаблению потока АК

3.4 Исследование роли распределения наполнителя в объеме композита

Заключение

Введение

В интервале высот от 200-700 км атомарный кислород (АК) является основным компонентом верхней атмосферы Земли, воздействие которого приводит к сильному разрушению материалов внешних поверхностей космических аппаратов. При этом АК усиливает свою окислительную способность за счет дополнительной кинетической энергии атомов кислорода (около 5 эВ), вызванной орбитальной скоростью космического аппарата (КА) на орбите Земли. Эрозия материалов вызывается из-за влияния набегающего потока АК, в результате этого воздействия ухудшаются такие параметры как: механические, оптические, электрические и тепловые. Больше всего такому разрушающему воздействию подвергаются полимерные материалы, т.к. после химического взаимодействия кислорода образуются устойчивые летучие окислы, десорбирующиеся с поверхности КА. Для полимерных материалов (ПМ) толщина уносимого с поверхности слоя может достигать нескольких десятков и даже сотен микрометров в год .

Повышение стойкости полимеров к воздействию АК может быть достигнуто путем введения наночастиц в приповерхностные слои, устойчивых к воздействию потока АК . К перспективным, функциональным и конструкционным материалам КА относят полимерные нанокомпозиты, которые имеют улучшенные механические, термические, радиационные и оптические характеристики. Долгий срок службы, безопасное функционирование КА зависит от стойкости используемых конструкционных и функциональных материалов к влиянию атомарного кислорода. Несмотря на все проведенные исследования и большой объем накопленных экспериментальных данных по изучению воздействия потока атомарного кислорода на полимерные материалы КА на сегодняшний день нет единой модели воздействия потока АК. Поиск и исследование материалов, стойких к эффектам AK в условиях долгого нахождения космических аппаратов на околоземной орбите, развитие новых материалов с лучшими особенностями и прогнозирование долгосрочной стабильности свойств КА есть главные задачи для создателей космической техники.

Актуальность темы выпускной квалификационной работы определяется тем, что решение вышеуказанных задач невозможно без дальнейших исследований процесса эрозии, не получая новые качественные и количественные данные по потере массы, изменениям рельефа поверхности и физико-механических свойств полимерных материалов при действии потока АК.химический распыление космический лабораторный

Целью моей работы явилось изучение и получение новых данных, сопоставление их с экспериментальными данными по влиянию воздействия потоков АК на полимерные материалы и выяснению их степени согласия с результатами расчетов.

Чтобы достичь поставленную цель были решены следующие задачи:

Изучены по литературным данным явления химического распыления материалов, определены параметры, характеризующие интенсивность процесса химического распыления;

Изучены методики математического моделирования процесса химического распыления полимеров атомарным кислородом и лабораторного исследования этого явления;

Проведено компьютерное моделирование процесса эрозии поверхности типичных полимеров и композитов на их основе под действием атомарного кислорода;

Проведен лабораторный эксперимент по химическому распылению полимерного композита атомарным кислородом;

Сопоставлены расчетные и экспериментальные данные, проанализированы полученные результаты, сделаны практические выводы.

В данной работе для исследования количественных характеристик процесса эрозии полимерных материалов под действием АК использовалась математическая модель, созданная в НИИЯФ МГУ на основе экспериментальных данных .

Часть результатов данной выпускной квалификационной работы были опубликованы в сборниках и представлены на двух конференциях таких как: XVIII Межвузовской школы молодых специалистов "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине" и ежегодной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов имени Е.В. Арменского.

1. Исследования воздействия атомарного кислорода в верхней атмосфере Земли на материалы

1 Атомарный кислород в верхней атмосфере Земли

Космические аппараты на околоземной орбите оказываются под влиянием целого комплекса факторов пространства, таких как: высокий вакуум, термоциклирование, потоков электронов и ионов высокой энергии, холодной и горячей космической плазмы, солнечного электромагнитного излучения, твердых частиц моделируемого происхождения . Наибольшее влияние оказывает воздействие набегающего потока АК в верхней атмосфере Земли.

Атомарный кислород является основным компонентом атмосферы Земли в интервале высот от 300 до 500 км, его доля составляет ~ 80%. Доля молекул азота составляет ~ 20%, доля ионов кислорода ~ 0.01%.

До 100 км состав атмосферы слегка изменяется из-за ее турбулентного перемешивания, средняя масса молекул остается приблизительно постоянной: m = 4,83∙10-26 кг (М = 28,97). Начиная со 100 км, атмосфера начинает меняться, в частности, процесс диссоциации молекул О2 становится существенным, т.е. содержания атомарного кислорода увеличивается, а также происходит обогащение атмосферы легкими газами гелия, а на больших высотах - водорода из-за диффузионного разделения газов в гравитационном поле Земли (рис. 1. a, в).

Рис. 1 Распределение концентрации атмосферных составляющих

С высоты 100 км начинаются изменения состава атмосферы Земли, потому что происходит процесс увеличения содержания атомарного кислорода и начинается обогащение атмосферы легкими газами, таких как гелий, а набольших высотах - водород, за счет диффузионнoго разделения газов в гравитационном поле Земли (рис.1 а, б) . В формировании высотных распределений нейтральных и заряженных частиц верхней атмосферы большую роль играют также разнообразные ионно-молекулярные реакции, протекающие в газовой фазе.

Таблица 1 - Энергия ионизации, диссоциации и возбуждения основных атмосферных составляющих

Атом или молекулаEi, эВλi, нмEd, эВλd, нмВозбужденное состояниеEex, эВNO9.251345.292.34O210.081035.08244O2(1Δg) O2(b1Σ+g) O2(A3Σ+u)0,98 1,63 4,34H13.5991--O13.6191--O(1D) O(1S)1,96 4,17 N 14.54 85 - -N(2D) N(2P)2,39 3,56H215.41804.48277N215.58797.371.68Ar15.7579--He24.5850--

Процессы диссоциации и ионизации атмосферных составляющих происходят главным образом под действием коротковолнового электромагнитного излучения Солнца. В табл. 1 приведены значения энергии ионизации Ei и диссоциации Ed наиболее важных атмосферных составляющих с указанием соответствующих этим энергиям длин волн солнечного излучения λi и λd. Там же приведены значения энергии возбуждения Eex различных состояний для молекул O2 и атомов O и N.

Ниже можно посмотреть данные о распределении энергии в солнечном спектре, которые показаны в таблице 2. в которой для разных спектральных интервалов приведены абсолютные и относительные значения плотности потока энергии, а также значения энергии квантов излучения, определяемые соотношением ε [эВ] = 1240/λ [нм] (1 эВ = 1,6⋅10−19 Дж).

Таблица 2 - Энергетическое распределение плотности потока в диапазоне солнечного света

Интервал длин волн, нмПлотность потока энергии Дж∙м-2∙с-1Доля от общего потока %Энергия квантов эВУльтрафиолетовый свет 10-400 10-225 225-300 300-400 126 0.4 16 109 9.0 0.03 1.2 7.8 124-3.1 124-5.5 5.5-4.1 4.1-3.1Видимый свет 400-700 400-500 500-600 600-760 644 201 193 250 46.1 14.4 13.8 17.9 3.1-1.6 3.1-2.5 2.5-2.1 2.1-1.6Инфракрасное свет 760-5000 760-1000 1000-3000 3000-5000 619 241 357 21 44.4 17.3 25.6 1.5 1.6-0.2 1.6-1.2 1.2-0.4 0.4-0.2

Суммарная энергетическая плотность потока солнечного света в районе Земли делает 1,4⋅103 Дж⋅с-1⋅м-2. Такое значение называют солнечным постоянным. Приблизительно 9% энергии в солнечном спектре являются долей ультрафиолетовой радиации (УФ) с длиной волны λ = 10-400 нм. Остаточная энергия разделяет приблизительно одинаково между видимым (400-760 нм) и инфракрасными пределами спектра (760-5000нм). Плотность потока солнечного света в области рентгена (0,1-10 нм) является очень маленьким ~ 5⋅10-4 Дж⋅с-1⋅м-2 и сильно зависит на уровне солнечной активности.

В видимых и инфракрасных областях диапазон Солнца близко к радиационному спектру абсолютно черного тела с температурой 6000 К. Эта температура соответствует температуре видимой поверхности Солнца, фотосферы. В ультрафиолетовом и областях рентгена диапазон Солнца описан другой регулярностью, когда радиация этих областей прибывает из хромосферы (T ~ 104 K) расположенный по фотосфере и короне (T ~ 106 K), Внешний конверт Солнца. В коротковолновой части диапазона Солнца на непрерывном спектре много отдельных линий, самой интенсивной из которых является линия водорода Lα, наложены (λ = 121,6 нм). С шириной этой линии приблизительно 0,1 нм это соответствует плотности потока излучения ~ 5⋅10-3 Дж⋅м-2⋅с-1. Интенсивность излучения в линии Lβ (λ = 102,6 нм) примерно в 100 раз меньше. Показанные на рис. 1, высотные распределения концентрации составляющих атмосферы соответствуют среднему уровню солнечной и геомагнитной активности.

Распределение концентрации атомарного кислорода по высоте показано в таблице. 3 .

Таблица 3 - Высотное распределение концентрации

Высота км2004006008001000n0, м-37.1∙10152.5∙10141.4∙10139.9∙10118.3∙1010

Границы высотного диапазона и концентрация АК в ее пределах сильно зависят от уровня солнечной активности. Зависимость концентрации атомарного кислорода на высоте для среднего числа, минимальные и максимальные уровни даны на рисунке. 2, и на рисунке. 3 видны изменения годового флюенса атомарного кислорода с высотой 400 км во время цикла солнечной активности .

Рис. 2 Зависимость концентрации АК от высоты для различных уровней солнечной активности

Рис. 3 Изменение годового флюенса потока АК в течение цикла солнечной активности

Расчетный годовой флюенс атомарного кислорода для ОС ≪Мир≫ показаны в таблице 4 (350 км; 51,6o) на 1995-1999 .

Таблица 4 - Годовые значения флюенса

Год19951996199719981999Годовой флюенс 10 22 см-21.461.220.910.670.80

1.2 Процесс химического распыления полимеров АК

Распыление материалов может происходить за счет двух процессов - физического распыления и химического распыления. Физическое распыление материалов - процесс почти упругого выбивания атома с поверхности мишени, где происходит квазипарное взаимодействие. В результате некоторые атомы вещества приобретают энергию, превышающую энергию связи поверхностных атомов и покидают мишень, это явление пороговое. Особенностью физического распыления является наличие энергетического порога, ниже которого разрушение материалов практически отсутствует. В нашей работе мы будем изучать химическое распыление полимеров. Это процесс травления, эрозии материалов, который возникает, если налетающие атомы взаимодействуют с атомами мишени сообразованием на поверхности летучих соединений, которые могут десорбироваться с поверхности, приводя к потере массы материала .

На рис. 4 представлены результаты лабораторных измерений коэффициентов распыления ионами кислорода с энергиями 20−150 эВ углерода (две верхние кривые) и нержавеющей стали (нижние кривые), а также данные о распылении углерода (графита), полученные на космическом корабле Space Shuttle (светлый кружок).

Коэффициент распыления, атом/ион

Рис. 4 Энергетические зависимости коэффициентов распыления графита и нержавеющей стали ионами кислорода

Заметно, что для углерода коэффициент распыления значительно больше по сравнению со сталью, причем его снижение при энергиях ионов меньше 50 эВ незначительно, поскольку при малых энергиях падающих ионов действует механизм химического распыления углерода.

Для количественной характеристики потерь массы материалов за счет химического распыления обычно используют массовый Rm и объемный Rv коэффициенты распыления, т.е. эрозии, которые равны отношению удельных потерь массы или объема к флюенсу атомов кислорода с размерностями г/атом О или см3/атом О. Использование таких коэффициентов особенно удобно при изучении процессов воздействия атомарного кислорода на полимерные и композиционные материалы, для которых часто бывает трудно определить массу и состав отдельных фрагментов, удаляемых с поверхности. Часто оба коэффициентов эрозии обозначаются через R без подстрочных индексов с указанием соответствующей размерности. На данный момент накоплен большой объем экспериментальных данных по воздействию атомарного кислорода на различные материалы, в особенности на полимеры, которые, как уже отмечалось, в наибольшей степени подвержены химическому распылению. Несмотря на это, пока не разработаны общепринятые модели механизмов разрушения полимеров атомами кислорода с энергиями ~5−10 эВ. Согласно современным представлениям взаимодействие быстрого атома кислорода с поверхностью идет по трем каналам. Часть атомов с вероятностью 0,1− 0,5 проникает внутрь материала и химически взаимодействует с ним, другая часть образует молекулы O2, покидающие поверхность, а третья часть претерпевает неупругое рассеяние. Два последних процесса не приводят к уносу массы материала.

В настоящее время рассматриваются две основные схемы, по которым происходит химическое распыление полимера быстрыми атомами кислорода.

Многостадийный процесс, включающий несколько последовательных и параллельных стадий: прилипание атома к поверхности, его термализацию, диффузию в объем материала, и реакции с молекулами полимера в термализованном состоянии. В этой схеме цепи реакций для быстрых и тепловых атомов кислорода не отличаются, а возрастание скорости разрушения полимера приросте энергии атомов обусловлено увеличением коэффициента прилипания атомов к поверхности.

Прямые реакции быстрых атомов кислорода с молекулами полимера при первичном соударении с поверхностью. Продукты таких реакций затем вступают во вторичные реакции с образованием на конечной стадии простых газообразных окислов углерода и водорода. При этом увеличение энергии бомбардирующих поверхность атомов кислорода приводит как к возрастанию сечений реакций, так и к возникновению дополнительных цепей реакций.

захват атома H атомом O с образованием OH и углеводородного радикала (эта реакция имеет низкий энергетический порог и может идти при тепловых энергиях атомов O).;

отщепление атома H с присоединением атома O к углеводородной цепи;

разрыв углеродных связей C = C.

Две последние реакции имеют высокий энергетический порог(~2 эВ) и могут идти только при взаимодействии с быстрыми атомами O. Для них суммарное сечение реакции при энергии атомов кислорода 5 эВ выше, чем сечение реакции образования OH.

Таким образом, повышение энергии атомов кислорода открывает в дополнение к обычным для тепловых атомов реакциям отрыва атомов Н с образованием ОН новые каналы реакций с более высокими энергетическими порогами. Рассмотренные схемы взаимодействия атомарного кислорода с полимерами были в определенной степени подтверждены результатами численного моделирования процессов взаимодействия атомарного кислорода с поверхностью, проводившегося с использованием методов классической и квантовой механики.

Результаты моделирования показали, что в потоке частиц, идущих от поверхности полимера, содержатся не упруго рассеянные атомы O (около 35%), продукты разрыва С−Н связей (40%) и продукты разрыва C−C связей (2−3%). Процентное содержание продуктов взаимодействия атомарного кислорода с полимером в значительной степени зависит от энергии разрыва связей в полимерных звеньях, значения которой для различных связей приведены в табл. 5. В этой таблице также даны значения длин волн солнечного излучения, соответствующие указанным энергиям разрыва связей.

Таблица 5 - Энергии связей и характеристические длины волн разрыва полимерных связей

Вид связиС - HCF2-FC=CC=OSi-OЭнергия связи эВ3.3-4.35.267.58.5Характеристическая длина волны мкм0.28-0.360.230.20.150.14

Следует отметить, что фторированные полимеры, т. е. содержащие в своем составе атомы фтора F, обладают достаточно сильными С−F - связями. Кроме того, им присуща специфическая конструкция полимерной цепи, экранирующая атомы C от непосредственного воздействия атомов кислорода. В результате, как показали исследования, скорость их эрозии под действием атомарного кислорода более чем в 50 раз меньше, чем для полиимидов и полиэтиленов.

Для описания зависимости коэффициента эрозии R от энергии атомов кислорода при химическом распылении полимеров предложена функция вида = 10−24AEn со следующими значениями параметров, которые зависят от вида распыляемого полимера:= 0,8−1,7; n = 0,6−1,0.1

На основании анализа экспериментальных данных о химическом распылении полимерных пленок определена функциональная зависимость коэффициента эрозии от состава распыляемого полимера:

R ~ γM / ρ, γ = N / (NC - NCO),

где N - количество всех атомов в единичном повторяющемся полимерном звене; NC - количество атомов углерода в звене; NCO- количество атомов С, которое может быть извлечено из звена внутри молекулярными атомами кислорода в виде СО либо СО2; M - средний молекулярный вес звена; ρ - плотность полимера.

Как уже отмечалось выше, разрушение полимерных материалов может наряду с атомарным кислородом вызываться коротковолновым солнечным излучением. Эффективность этого процесса, как и эффективность химического распыления атомарным кислородом, зависит от состава и структуры полимеров. Данные лабораторных исследований показывают, что для некоторых полимеров эрозия под действием ультрафиолетового излучения может быть сопоставима с эрозией, вызываемой атомарно кислородом. Вместе с тем, до настоящего времени нет общепринятых представлений о возможности возникновения синергетических эффектов при одновременном воздействии на полимеры атомарного кислорода и ультрафиолетового излучения, т.е. о возможности усиления или ослабления результирующего эффекта при комбинированном воздействии. Неоднозначность получаемых экспериментальных данных и теоретических оценок объясняется в значительной степени тем, что кванты коротковолнового излучения могут вызывать как разрыв полимерных цепей, так и их сшивание.

Удельные потери массы, г⋅м-2

Длительность экспозиции, сутки

Рис. 5. Зависимость удельных потерь массы углепластика от продолжительности полета

При прогнозировании стойкости полимерных материалов в реальных условиях космического полета следует учитывать, что поверхность исследуемого материала может быть загрязнена продуктами собственной внешней атмосферы КА, что препятствует контакту материала с атомарным кислородом и приводит к изменению коэффициента эрозии. Этим эффектом может быть объяснено наблюдавшееся в эксперименте на борту орбитальной станции «Салют-6» уменьшение скорости распыления образца углепластика в течение полета (рис. 5).

1.3 Изучение воздействия атомарного кислорода на материалы в натурных и лабораторных условиях

При испытаниях в натурных условиях образцы подвергаются воздействию не только АК, но и многих других ФКП. Скорее точно и в полном объеме имитировать космическую среду в лабораториях при имитации стендов задача практически неосуществима. Поэтому при сравнении результатов естественных и лабораторных экспериментов бывают расхождения . Чтобы увеличить достоверность результатов стендовых испытаний и возможность их сопоставления с полетными данными проводятся работы, как по улучшению имитационных стендов, так и по проведению специальных серий естественных экспериментов, посвященных на изучение влияния, отдельных по ФКП, том числе атомарного кислорода.

В наземных испытаниях имитация воздействия АК осуществляется несколькими методами:

метод молекулярных пучков (стандартное обобщенное название направленных свободномолекулярных потоков атомов, молекул, кластеров);

метод ионных и плазменных потоков .

Теперь высокоскоростные молекулярные пучки с энергией выше 1 эВ могут быть получены газодинамическим и электрофизическим методами. В газодинамических методах нагретый газ под давлением через сопло проходит в вакууме в виде сверхзвукового потока. Для нагрева используются различные формы разряда в кислородсодержащем газе в поле сопла.

Электрофизические методы можно отнести к таким методам, которые основаны на ускорении в электромагнитных полях газа в состоянии ионизации с последующей нейтрализацией ионов в атомах, из которых образуется молекула высокоскоростного сгустка. В отличие от газодинамического метода здесь нет ограничений скорости частиц. Напротив, сложность заключается в получении пучков с низкой скоростью.

Широко был принят способ получения молекулярного пучка перезарядкой положительно ионизованных атомов и вывода заряженных частиц из потока . Однако пока не удается получить необходимый поток частиц и длительность непрерывного воздействия методами молекулярных пучков.

Для того чтобы получить результаты, которые соответствуют натурному воздействию, при изучении воздействия набегающего потока АК на материалы низкоорбитальных КА, нужно чтобы имитационные установки имели следующие параметры пучков атомов кислорода и связанные с ним факторы космического пространства :

энергия атомов кислорода должна быть ~ 5-12 эВ;

плотность потока атомов j = 1015 -1018 при / см2 ∙ с;

плотность атомов (при непрерывном облучении) - Ф ~ 1022 -1023 ат / см2;

состав пучка O (> 90%), 02, 0+, N2 +, 02 *;

наличие ВУФ и УФ с интенсивностью Pk ≥ 70 (мкВт / см2;

термоциклический материал в пределах диапазона: 80 ° C

Лабораторные установки могут отличаться в условиях моделирования от фактических массовыми и энергетическими спектрами, наличием ВУФ или УФ подсветки, плотностью потока, вакуумом и температурными условиями на поверхности. Молекулярный кислород и ионы включаются в состав пучков.

Благодаря своему современному состоянию ионные пучки могут позволить получить пучки низкоэнергетических ионов (до ~ 10 эВ) и атомов кислорода с достаточно низкой интенсивностью (не больше 1012 см-2 ∙ с-1), величина, которая ограничена эффектом пространственного заряда ионов. Увеличить концентрацию ионов можно с использованием ускоренных потоков плазмы. Такой принцип был применен в стендах моделирования института ядерной физики. Там, где с 1965 г. изучалось влияние ионосферной плазмы кислорода, создаваемой емкостным высокочастотным разрядом с внешними электродами (f ~ 50MTu) на широкий класс космических материалов (терморегулирующие покрытия, полимерные материалы) . Однако этот метод не позволил полностью воспроизвести условия взаимодействия атомарного кислорода с материалами внешней поверхности космического аппарата при работе на низких околоземных орбитах (300-500 км) . Следующий этап в развитии имитационной техники эффектов потоков ионосферных плазменных частиц на материал внешней поверхности космического аппарата было создание сотрудниками института ядерной физики ускорителя кислородной плазмы и испытательного стенда на его основе . На стенде все еще ведутся исследования влияния потоков плазмы в широком диапазоне энергий на материалы космической техники, имитирующие воздействие ионосферных космических факторов Земли и влияние искусственных плазменных струй электродвигателей. Для правильной интерпретации и данных имитационных испытаний необходимо тщательно и регулярно проверять лабораторные условия, чистоту и параметры кислородной плазмы. Основным материалом для использования является полиимид.

Данные, полученные в естественных и лабораторных испытаниях, показали, что полимерные материалы наиболее восприимчивы к деструктивному эффекту АК. Для них толщина слоя, уносимого с поверхности, может достигать нескольких десятков и даже сотен микрометров в год .

1.4 Изменение свойств полимерных материалов при воздействии атомарного кислорода

Распыление полимеров сопровождается не только потерей массы материала, но и приводит к изменению физико-механических свойств полимеров, определяемых поверхностным слоем.

Воздействие кислорода увеличивает шероховатость поверхности, с характерной структурой, напоминающей ковровое покрытие. В зарубежной литературе эта морфология поверхности называлась (carpet-like).

Образование таких структур наблюдалось в натурных и лабораторных экспериментах . В результате полномасштабных экспериментов, проведенных на ОС Мир , было обнаружено появление упорядоченной поверхностной структуры полимерных пленок, что привело к возникновению анизотропии оптических свойств. Светопропускание наружных полиимидных пленок после экспозиции в течение 42 месяцев упало более чем в 20 раз из-за резкого увеличения рассеяния света, а диаграммы яркости приобрели анизотропный характер .

На рис. 8а представлена электронная микрофотография поверхности политетрафторэтилена после экспозиции на КА LDEF, а на рис. 8б - микрофотография поверхности полиимида после экспозиции в потоке атомарного кислорода на имитационной установке НИИЯФ МГУ.

Рис. 8 Структура поверхности полимеров после воздействия атомарного кислорода в натурных (а) и лабораторных (б) условиях

В ряде естественных экспериментов на ОС Мир наблюдалась резкая потеря прочности аримидных нитей и тканей аримида, подверженных встречному течению АК. Так, в специальном эксперименте СТРАХОВКА с изделиями из материалов на основе аримидных тканей, сшитых аримидными нитями, аримидные нити швов после 10 лет воздействия с потерей массы 15% были разрушены без применения нагрузки, когда фрагменты, которые они соединяли, были разделены. В аримидной ткани потеря веса составляла 17%, при этом растягивающая нагрузка уменьшалась в 2,2-2,3 раза, а относительное удлинение при разрыве - на 17-20%.

1.5 Методы защиты полимерных материалов от разрушения плазменными потоками

Увеличение срока службы космических аппаратов является первостепенной задачей разработчиков космических технологий. Для этого необходимо, среди прочего, обеспечить долгосрочную стабильность эксплуатационных свойств материалов наружной поверхности космического аппарата и, в первую очередь, наиболее подверженных разрушению полимерных материалов .

Защита полимерных материалов осуществляется в двух направлениях: нанесение тонких (~ 1 мкм) защитных пленок, устойчивых к АК, как неорганических, так и полимерных, и модификация материала или его поверхностного слоя для улучшения эрозионной стойкости.

Применение тонких защитных пленок осуществляется тремя основными методами :

физическое осаждение из паровой фазы в вакууме (PVD): Al, Si, Ge, Ni, Cr, A12O3, SiO2 и т.п., с использованием термического испарения, электронных пучков, магнетронного и ионного распыления;

плазменно-химическое осаждение из паровой фазы (PESVD): SiO *, SiO2, SiN, SiON;

нанесение плазмы: Al, Al / In / Zr.

Пленочные покрытия могут снизить потерю веса полимерных материалов в 10-100 раз.

Оксиды и нитриды химически инертны по отношению к АК, поэтому их распыление пренебрежимо мало. Влияние АК на нитриды бора и кремния вызывает их поверхностное превращение в пленку оксидов на глубине около 5 нм, что предотвращает окисление нижележащих слоев . Высокое сопротивление показывают покрытия на основе Si - коэффициент распыления уменьшается, как правило, более чем на два порядка .

Эффективность различных защитных покрытий на основе кремния иллюстрируется рис. 9, на котором приведены полученные на имитационном стенде НИИЯФ МГУ зависимости потерь массы образцов полиимидной пленки, покрытых SiO2 и силиконовым лаком, от флюенса атомов кислорода . Благодаря использованию защитных покрытий скорость эрозии пленки снижается в 200−800 раз.

Рис. 9. Зависимости потерь массы образцов незащищенной полиимидной пленки и с различными защитными покрытиями от флюенса атомов кислорода

Однако, листовые покрытия ненадежны - они легко расслаиваются и разрываются во время термоциклирования, повреждены во время операции и производства . Модификация поверхностного слоя полимера выполнена внедрением ионов (A1, B, F) или химическая насыщенность атомами Si, P или F на глубине в нескольких микронах .

Внедрение ионов с энергией 10-30 кэВ создает слой 10-15 миллимикронов толщиной, обогащенный получением сплава добавки в материалах графита или полимерном. В химической насыщенности радикалы, содержащие Si, P или F, введены в слой полимерной структуры на глубине к 1 мкм. Благодаря введению в поверхностный слой некоторых химических элементов материал получает способность под влиянием акционерного общества, чтобы сформировать защитную пленку с энергонезависимыми окисями на поверхности.

Оба метода модификации поверхностного слоя приводят к уменьшению коэффициента дисперсии полимера под влиянием акционерного общества на двух заказах или больше.

Синтез новых полимерных материалов направлен к включению в их структуру химических элементов, например Si, P способный, чтобы реагировать с акционерным обществом с формированием защитного слоя от энергонезависимых окислов.

2. Методика исследования воздействия атомарного кислорода на полимеры

1 Описание методики расчетов

В данной работе проводилось математическое моделирование формирования рельефа на поверхности космического аппарата и глубины проникновения атомарного потока в полимер.

Для проведения расчетов использовалась двумерная модель материала с разделением его расчетной сеткой на ячейки равного размера . С помощью этой модели исследовались образцы полимеров с устойчивым к воздействию АК наполнителем (рис. 10) и полимер без наполнителя.

Рис.10. Расчетная двумерная модель, полимера с защитным наполнителем.

Модель содержит два типа ячеек: состоящие из полимера, которые могут удаляться под действием АК, и ячейки защитного наполнителя. Расчеты проводились с использованием метода Монте-Карло в приближении крупных частиц, что позволяет уменьшить объем выполняемых расчетов. В этом приближении одной частице соответствует ~ 107 атомов кислорода. Предполагается, что поперечный размер ячейки материала составляет 1 мкм. Количество атомов кислорода в одной увеличенной частице и вероятность взаимодействия частиц с материалами были выбраны на основе результатов лабораторных экспериментов по распылению полимеров потоком АК . В общем случае в модели взаимодействия потока АК с мишенью учитывались процессы зеркального и диффузного рассеяния атомов кислорода на ячейках, каждый из которых характеризуется своей вероятностью. При диффузном рассеянии атомов предполагалось согласно , что они теряют в каждом акте взаимодействия около трети исходной энергии. Рассматриваемая модель позволяет проводить расчеты для любых значений углов падения атомов на мишень. Основные параметры модели представлены в табл. 6.

Метод Монте-Карло понят как числовые методы решения математических задач моделированием случайных значений . В случае применения этого метода для моделирования процессов взаимодействия радиации с веществом, используя генератор случайных чисел, играются параметры процессов взаимодействия. В начале каждого события исходная точка, начальная энергия и три компонента импульса частицы установлены или воспроизведены.

(2.1)

где - оптовое поперечное сечение взаимодействия для одного атома, - оптовое поперечное сечение взаимодействия для всех атомов вещества. Тогда есть пункт, в котором частица после того, как бесплатный пробег и потери мощности частицы в этом объеме вычислены. Происхождение отношения разделов возможных реакций, энергий всех продуктов реакции и направления, для кого они взлетают, играется. Так же есть вычисление вторичных частиц и следующих событий.

В моделировании использовались следующие допущения:

увеличенные частицы не взаимодействуют с защитным покрытием, если частица попадает на покрытие, она оставляет расчет;

Рассмотрели такие каналы взаимодействия частиц с веществом:

химическая реакция с формированием изменчивых окисей, приводящих к удалению полимерной клетки из модели;

зеркальное отражение частиц от поверхности полимера, в которой энергии частицы после того, как не изменяется отражение;

рассеивание распространения частиц, которое сопровождается потерей частицы конкретной доли энергии в каждом случае рассеивания.

Блок схема алгоритма расчета взаимодействия увеличенной атомной частицы кислорода с моделью показана на рис. 11.

Рисунок 11. Блок-схема алгоритма расчета

2.2 Магнитоплазмодинамический ускоритель кислородной плазмы НИИЯФ МГУ

На стенде проводятся исследования воздействия на материалы внешних поверхностей КА потоков плазмы в широком энергетическом диапазоне, моделирующих как натурные ионосферные условия, так и воздействие искусственных плазменных струй электроракетных двигателей.

Схема ускорителя показана на рис. 12 . Анод 1, промежуточный электрод 2 (ПЭ), полый катод 3 внутри соленоида 4. Пластообразующий газ (кислород) подается в анодную полость, а инертный газ (аргон или ксенон) пропускается через полый катод. Полость ПЭ эвакуируется через вакуумную линию 5. Эта схема позволяет увеличить долговечность катода и всего источника, а также из-за разрядки сжатия, уменьшить содержание примесей электродных материалов в потоке плазмы до 4.10-6 .

Рис.12 Магнитоплазмодинамический ускоритель кислородной плазмы НИИЯФ МГУ: 1 - анод; 2 - ферромагнитный промежуточный электрод; 3 - полый термокатод; 4 - соленоид; 5 - патрубок дополнительной вакуумной откачки; 6 - отклоняющий электромагнит

Образовавшаяся в разрядном промежутке кислородная плазма ускоряется, когда электрическое поле, возникающее в расходящемся магнитном поле соленоида, втекает в вакуум. Средняя энергия ионов в потоке регулируется в диапазоне 20-80 эВ с изменением режимов электроснабжения и газоснабжения. В этом случае плотность потока ионов и нейтральных частиц кислорода на поверхности образца площадью 10 см2 составляет (1-5) ⋅1016 см-2⋅с-1, что соответствует эффективному (приведенному к энергии 5 эВ в полиимидный эквивалент) - (0,6-8) ⋅ 1017 см-2⋅с-1.

Для формирования нейтрального пучка и атомов кислорода молекул, образованных из выходного потока заряженных частиц плазмы вдоль магнитных силовых линий соленоида, изогнутый отклоняющий электромагнит 6. Энергия нейтральных частиц в сформированной таким образом молекулярной пучок уменьшается до 5−10 эВ при плотности потока 1014 см-2⋅ с-1.

Энергетическое распределение ионной компоненты измеряется трехсеточным анализатором тормозящего поля, ее интенсивность - двойным зондом, а массовый состав - монопольным масс-спектрометром МХ-7305. Среднемассовые параметры молекулярного пучка определяются по величинам потоков энергии и импульса термисторным болометром и крутильными весами. Вакуумная система стенда выполнена с дифференциальной откачкой диффузионными насосами на полифениловом эфире с быстротой действия 2 и 1 м3⋅с−1. Рабочий вакуум составляет (0,5−2)⋅10−2 Па при расходах кислорода 0,2−0,5 см3⋅с−1 и Ar или Xe - 0,1−0,2 см3⋅с−1.

3. Результаты расчетов

3.1 Описание и сопоставление полученных данных с экспериментальными расчетами

Результаты лабораторного моделирования эрозии полиимида в области дефектов в защитном покрытии показаны на рис. 13 флюенс F = 1,3∙1020 атом / см2. Облучение приводит к появлению полости со сглаженным профилем. Поток АК падал на образец под углом 90 градусов

Рис.13 Профиль каверны в полимере при флюенсе атомов кислорода F=1,3∙1020 атом/см2

Результат, показанный на рисунке 1, соответствует случаю «широкого дефекта» - глубина полости намного меньше ширины дефекта защитного покрытия. Количество атомов кислорода, соответствующее одной увеличенной частице, рассчитывается из коэффициента эрозии полимера. Для полиимида коэффициент эрозии λ составляет 3∙1024 см3 / атом . Число увеличенных частиц, необходимых для воспроизведения профиля во время математического моделирования в случае, когда каждая агрегированная частица удаляет одну ячейку полимера, вычисляется по формуле :

M = FλW2 / Wd (3.1)

где F (атомы / см2) - поток AK, λ (см3 / атом) - коэффициент эрозии, W (ячейки), Wd (см) - ширина дефекта в защитном покрытии. Например, для моделирования профиля, показанного на рисунке 3, с размером ячейки 0,1 мкм требуется M0 ≈ 12,000 агрегатов. При использовании математической модели с однократным или многократным рассеянием количество увеличенных частиц M1, необходимых для воспроизведения экспериментального профиля, отличается от уменьшенного значения M0. Сравнение результатов расчета и эксперимента позволяет определить количество увеличенных частиц M1, необходимых для моделирования конкретного флюенса с выбранными параметрами математической модели.

Появление каверны, образующейся в полимере, когда поток AK падает (флюенс F = 1,6 · 1020 атом / см2) под углом 30 градусов к нормали, показан на рис. 14 . На рисунке показана характерная слоистая структура полимера, которая вызывает различия в профилях полости в разных сечениях

Рисунок 14 Поперечный срез каверны в полиимиде с защитным покрытием после облучения потоком АК с флюенсом F=1,6∙1020 атом/см2 при угле падения 30 градусов

В данном разделе представлены результаты математического моделирования процесса эрозии при наличии многократного зеркального или диффузионнго рассеяния. Для наилучшего выбора параметров рассеяния частиц АК в математической модели была проведена серия расчетов с различными коэффициентами рассеяния. Использованные величины вероятностей многократного зеркального и диффузного рассеяний представлены в таблице 7.

Таблица 7 - Параметры рассеяния в математической модели.

ВариантабвгдЗеркальный (REFL)1.00.70.50.30Диффузный (DIFR)00.30.50.71.0

Результаты, показанные на рис. 3.1 были получены при многократном рассеянии с уменьшением энергии частиц после каждого события диффузного рассеяния вплоть до теплового (~ 0,025 эВ). После каждого события диффузионного рассеяния вероятность химической реакции частицы с полимером уменьшалась в соответствии с параметрами модели, показанными в таблицах 6 и 7. На рисунке 15 показаны результаты математического моделирования эрозии полимера с защитным покрытием. Поперечные размеры образца 100 мкм, толщина защитного слоя 1 мкм, диаметр отверстия в защитном слое 10 мкм, размер ячеек 0,5 мкм. Угол падения увеличенных частиц АК составляет 70 градусов. Количество увеличенных частиц в каждом случае выбиралось таким образом, чтобы глубина полости при нормальном падении АК соответствовала экспериментальным данным, полученным при флюенсе F = 1,3 · 1020 атом / см2.

На рис. 15 показаны полученные расчетные профили материалов для угла падения атомов кислорода 70 градусов с защитным покрытием.

Рисунок 15 Результаты моделирования процесса эрозии полимера с защитным покрытием при многократном рассеянии частиц.

На основе сравнения экспериментальных (рис.13,14) и расчетных данных для дальнейших расчетов были выбраны следующие параметры модели: вероятность зеркального отражения R = 0,3; Вероятность диффузного рассеяния D = 0,7, сравнивая экспериментальные и рассчитанные профили, можно сказать, что, используя отношение ширины дефекта в защитном покрытии и глубину каверны, образованной в полимере, прикладная математическая модель описывает Эрозии полимера достаточно хорошо. Необходимо подчеркнуть, что представленная математическая модель и результаты, полученные с ее помощью, соответствуют случаю "широкого дефекта". Чтобы расширить модель на случай "узкого дефекта", дополняющие экспериментальные данные о раскалывании полимерных потоков образцов акционерного общества с большим флюенсом необходимы.

Полимерные соединения являются также склонными разрушительный эффект акционерного общества. Роль защитного материала выполнена в этом случае сложными частицами наполнителя. При изготовлении полимерных соединений во многих случаях эффект соединения наночастиц в круглых конгломератах с диаметром ~ 0 1-5 микронов, которые хорошо видимы после существенной гравюры потоком акционерного общества это, очевидно, Показанное на рисунке. 16 хорошо видно, что полученные сферические микрочастицы защищают области полимера под ними от назревания атомарного кислорода.

Рисунок. 16. Структура модифицированного полиимида после воздействия потока АК

3.2 Исследование роли распределения наполнителя в приповерхностном слое композита

В данном разделе исследовались композит с наполнителем в приповерхностном слое и размер частиц наполнителя. Модели отличаются размером частиц наполнителя, но при этом общее количество материала наполнителя оставалось одинаковым. Таким образом изучили роль равномерности распределения наполнителя, рассчитали такие величины как: 1) площадь удаленных ячеек полимера при различных углах падения частиц АК и диаметрах частиц наполнителя, 2) уменьшение потока АК по мере проникновения в толщу материала.

Пример расчетов профилей композита после воздействия потока АК показан на рис.17. Здесь и далее черным цветом показан материал наполнителя композита, белым - растравленные участки полимера.

Рис.17 Результаты моделирования процесса эрозии полимерных композитов с различными диаметром частиц наполнителя при многократном рассеянии: а - 3.0 мкм; б - 3.56 мкм.

Как мы видим, в этом случае характер повреждения приповерхностных слоев материалов очень похож на то, что мы видели в эксперименте, который показан на рисунке 16. Под частицами наполнителя полимерных композитов различного диаметра устойчивых к воздействию атомарного кислорода видно не разрушенные звенья полимерных материалов, которые защищены от процесса эрозии. В промежутках, где нет защитных частиц наполнителя, мы видим растравленные участки полимера. Можно сказать, что под защитной частицей сохраняются не разрушенные полимеры, а между частицами разрушаются. Графики зависимости площади выбитых ячеек полимера от угла падения при многократном рассеивании и при однократном рассеивании частиц АК показаны на рис. 18.

Рис.18 Зависимости площади выбитых ячеек полимера от угла падения: а - для многократного рассеивания; б - для однократного рассеивания.

Устойчивые к воздействию АК наполнителей полимерных композитов, значительно уменьшают потерю массы материала под воздействием атомарного кислорода, в то время как эффективность процесса эрозии уменьшается с уменьшением размера частиц наполнителя и повышением однородности их распределения в полимерной матрице.

Графики зависимости площади растравленных ячеек полимера от угла падения частиц АК при однократном и многократном рассеянии имеют схожий вид. Уменьшение угла падения частиц АК относительно нормали приводит к уменьшению количества растравленного полимера. Это можно объяснить тем, что при уменьшении угла падения АК большая часть частиц АК выбывает из расчета в результате взаимодействия с защитным наполнителем. Влияние на устойчивость полимера к АК зависит от распределения частиц наполнителя, то есть чем больше диаметр частиц наполнителя, тем больше площадь удаленных ячеек полимера

3.3 Анализ защитных свойств наполнителя на основе данных по ослаблению потока АК

По мере проникновения атомов кислорода в толщу мишени происходит уменьшение величины их потока за счет взаимодействия с материалом. На рис 19 приведены зависимости, характеризующие уменьшение потока АК на разных глубинах от поверхности мишени для полимерного материала без наполнителя и с наполнителем различного диаметра. Уменьшение потока происходит за счет взаимодействия АК с ячейками полимера и наполнителя, а также за счет рассеяния и отражения АК в обратном направлении. В данном случае расчет произведен для нормального падения атомов кислорода на мишень с многократным рассеянием АК на полимере.

Рис.19 Зависимости уменьшения потока АК на разных глубинах от поверхности мишени для полимерного материала без наполнителя и с наполнителем различного диаметра.

Для модели композита с частицами наполнителя диаметром 3.56 мкм проведен аналогичный расчет при различных углах падения потока АК на поверхность (рис 20). Частицы защитного наполнителя расположены на глубине 0 - 10 мкм. На графиках, показанных на рис. 20, этой области соответствует более быстрое уменьшение относительного потока АК. С увеличением угла падения АК на мишень растет эффективная суммарная площадь частиц наполнителя, что приводит к более быстрому уменьшению относительного потока АК.

Рис. 20 Зависимости уменьшения потока АК на разных глубинах при различных углах падения на поверхность.

4 Исследование роли распределения наполнителя в объеме композита

В этом разделе мы исследовали, как влияет распределение наполнителя по объему композита. Сделали несколько моделей, которые различаются диаметрами частиц наполнителя и порядком их расположения. Для осуществления расчетов брали диаметр частиц наполнителя, который равен 3.0 мкм моделей 6,7 и 3.56 мкм моделей 8, 9. Существуют два варианта расположения частиц наполнителя - равномерный, где расположение частиц наполнителя имеют шахматный порядок и неравномерный, где частицы друг под другом. Пример расчетов результата воздействия потока АК на композиты с различным расположением частиц наполнителя в объеме показан на рис.21.

Рис.21 Результаты моделирования процесса эрозии композитов с различным расположением частиц наполнителя в объеме композита: а, б - диаметр частиц наполнителя 3.0 мкм; в, г-3.56 мкм.

На рисунке 21 профили б и г более устойчивы к воздействию потока АК это связано с тем, что у них расположение частиц наполнителя равномерное, т.е. имеют шахматный порядок. А профили а и в менее устойчивы к воздействию потока, т.к. имеют неравномерное распределение расположения частиц наполнителя, которые расположены друг под другом. При равномерном расположении частиц наполнителя видно, что растравленных участков полимера намного меньше, чем при неравномерном расположении частиц. Далее рассчитали зависимость удаленных ячеек полимера от угла падения частиц АК при различных распределениях наполнителя по объему композита, которую можно посмотреть на рис. 22.

Рис.22 Зависимости площади выбитых ячеек от угла падения: а - модель 6,7 D= 3.0 мкм; б - модель 8, 9 D= 3.56 мкм

На рисунке 22 а, б графики равномерного распределения частиц наполнителя для моделей 6 и 9 наиболее устойчивые к воздействию атомарного кислорода, т.к. при одинаковых углах падений частиц АК площадь выбитых ячеек намного меньше, чем у неравномерного распределения частиц наполнителя моделей 7 и 8.

Модель 6

Модель 8

Рис.23. Зависимость площади удаленных ячеек полимера от количества укрупненных частиц атомарного кислорода с учетом отражения АК от частиц наполнителя композита при равномерном и неравномерном распределении наполнителя, диаметр наполнителя модели 6, 7 равен 4.6 мкм, модели 8,9 равен 3.24 мкм.

На рис. 23 зависимость площади удаленных ячеек полимера от количества укрупненных частиц атомарного кислорода модели 6, показывает с какой «скоростью» происходит растравливание полимера при различных углах падения частиц кислорода и при разной равномерности распределения наполнителя. Видно, что при 90 градусов зависимость практически линейная, то есть с увеличением количества частиц АК в расчете будет происходить дальнейшее разрушение материала. При других углах падения скорость растравливания постепенно уменьшается с ростом количества частиц АК. А для самого равномерного распределения (модель 9) даже при 90 градусах полимер хорошо защищен, т.е. медленно разрушается.

Заключение

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

Изучили по литературным данным явления химического распыления материалов, определили параметры, характеризующие интенсивность процесса химического распыления;

Изучили методики математического моделирования процесса химического распыления полимеров атомарным кислородом и лабораторного исследования этого явления;

Провели компьютерное моделирование процесса эрозии поверхности типичных полимеров и композитов на их основе под действием атомарного кислорода;

Провели лабораторный эксперимент по химическому распылению полимерного композита атомарным кислородом;

Сопоставили расчетные и экспериментальные данные, проанализировали полученные результаты, сделали практические выводы.

Перекись водорода - прекрасное целебное средство. При правильном использовании оно может стать панацеей от многих, даже трудноизлечимых болезней.

В человеческом организме перекись водорода разлагается на воду и атомарный кислород, чему способствует особый фермент – каталаза .

Кроме того, перекись водорода, будучи мощным окислителем, играет значительную роль в процессе очистки самих клеток от токсинов и шлаков.

Перекись водорода - это прозрачная жидкость без вкуса и запаха. Перекись водорода называют также пергидролью, гидроперитом, гипероном, лаперолом... Н 2 О 2 - кислородосодержащее лекарственное средство, открыл французский химик Тенар Л.Ж. в 1818г, он назвал ее «окисленной водой». Перекись водорода сильный антисептик, широко используют во всем мире как наружное, дезинфицирующее и кровоостанавливающее средство.

Прием перекиси водорода внутрь (правила):

• для приема перекиси водорода внутрь надо использовать хорошо очищенный раствор.
• начинать следует с небольших доз, а именно - 1-2 капель 3%-ного раствора перекиси водорода на 1-2 столовые ложки воды. В течение дня эту процедуру повторяют 2-3 раза. В последующие дни доза увеличивается добавлением одной капли, пока разовый прием не дойдет до 10 капель.
  Общее количество принятой за день перекиси водорода ни в коем случае не должно превышать 30 капель.
• принимать перекись водорода следует только на пустой желудок, поскольку присутствие еды в нем увеличивает отрицательное воздействие препарата. Это значит, что после последнего приема пищи должно пройти не менее 2-3 часов. И после приема препарата следует воздержаться от еды еще как минимум 40 минут.
• прием препарата желательно проводить циклично. После 10-дневного приёма делается 3-5-дневный перерыв. Следующие циклы можно начинать с 10 капель, но ни в коем случае не увеличивать дозу. Большая концентрация перекиси водорода может привести к ожогам.

Следует заметить, что при первом приеме перекиси водорода внутрь может произойти сильная интоксикация организма, при этом состояние резко ухудшится. Это вполне объяснимо и ничего страшного в этом нет. Просто перекись водорода - очень активное вещество и, попав в организм, сразу же уничтожает бактерии.

Еще одним не очень приятным, но в то же время хорошим признаком благотворного действия перекиси водорода на организм может стать появление всевозможных кожных высыпаний и воспалений. Через них происходит выведение из организма токсичных веществ. Такое неудобство будет длиться недолго.

Наконец, огромную роль играет еще одно свойство перекиси водорода: ее способность окислять токсические вещества – как попавшие в организм извне, так и продукты жизнедеятельности самого организма.

При лечении заболеваний с помощью перекиси водорода в организм должен поступать витамин С, который значительно увеличивает силу воздействия Н 2 0 2 .

Очистить организм перед началом лечения перекисью водорода можно с помощью растительной диеты.

Иногда при приеме перекиси водорода могут проявиться и другие неприятные признаки, например тошнота, понос, усталость, бессоница и т. д.

В этих случаях можно уменьшить дозу, но прекращать прием перекиси вовсе не обязательно, поскольку раствор настолько слаб, что абсолютно безопасен, а полезный эффект все-таки будет. Немного терпения, и результатом станет значительное укрепление здоровья.

И еще один совет, прежде чем начать процедуру принятия внутрь перекиси водорода, следует позаботиться об очистке организма. Иначе эффект будет значительно замедлен.

Отцом внутреннего применения перекиси водорода Н 2 О 2 в России стал профессор Иван Павлович Неумывакин, которого называют человеком года 2002. Он начал исследования Н 2 О 2 еще в 1966 году, занимаясь в закрытом НИИ медико-биологических проблем медицинским обеспечением космических полетов.

Главное - соблюдать осторожность и не допускать передозировки. Повторяю: 30 капель в день, не более. Советую также регулярно полоскать рот перекисью водорода. Для этого надо 1-2 чайные ложки перекиси растворить в 50 мл воды.

Этим же раствором можно закапывать в нос по 10 капель в каждую ноздрю. Годится он и для наружного применения в виде компрессов, которые следует прикладывать к больным местам на 1-2 часа.

Итак, перекись водорода Н 2 О 2 нужна для дополнительной подкачки к атомарному кислороду, которого организму всегда не хватает, особенно при гиподинамии, многоэтажных застройках, вареной пище и кипяченой воде.

Противопоказаний к приему перекиси водорода Н 2 О 2 нет.

По сообщениям некоторых западных источников врачи не рекомендуют прибегать к лечению перекисью водорода тем лицам, у которых имеются какие-либо трансплантированные (пересаженные от донора) органы. В связи с высокой степенью активного воздействия на окислительно-восстановительные процессы в организме, а также общим воздействием на иммунную систему человеческого организма могут возникнуть сложности, связанные с тканевой совместимостью.

Краткий перечень тех заболеваний, которые успешно лечатся с использованием перекиси водорода:

• Инфекционные болезни: ОРВИ, ангины, грипп, бронхиты, трахеиты, воспаление легких и т. д.;
• Заболевания ЛОР-органов: риниты, гнойные воспаления околоносовых и лобных пазух, фарингиты (как острые, как и хронические), гнойные (наружные и средние) отиты;
• Сердечно-сосудистая система: инсульт, ищемическая болезнь сердца, варикозное расширение вен нижних конечностей;
• Неврологические заболевания: рассеянный склероз, инсульт, остеохондроз;
• Болезни обмена веществ: системная красная волчанка, сахарный диабет и иммунодефициты различного происхождения;
• Хронические болезни органов дыхания: бронхоэктатическая болезнь, эмфизема, рак легкого;
• Стоматология: стоматит, гингивит, кариес, пародонтозы и пародонтиты.
• Кожные болезни: грибковые поражения, экзема, рак.

Зубную боль можно снять при помощи перекиси водорода, для чего надо растворить 2 таблетки гидроперита в 1/2 стакана воды. Данный раствор следует подержать во рту как можно дольше, затем выплюнуть и повторить процедуру, наполнив полость рта новой порцией раствора. Повторить несколько раз.

Возможные побочные реакции на прием перекиси водорода в лечебных целях:

• высыпания на коже,
• тошнота,
• сонливость,
• необычная усталость,
• явления, сходные с простудными (насморк, кашель),
• реже – понос.

Перекись внутривенно:

Атомарный кислород, который образуется при разложении Н 2 О 2 , губителен для любых патогенных организмов. Поэтому после первых внутривенных инъекций может наблюдаться повышение температуры до 40 градусов. Это связано с интоксикацией организма погибшими микробами. Вот почему при первых введениях Н2О2 необходимо быть осторожным и вводить ее малыми порциями. Поясню, что это значит. Смешав 20 кубиков физраствора с 0,3-0,4 мл перекиси, на первую инъекцию берем 1/3 часть этого количества, на вторую - половину, на третью - 3/4.

Американский доктор Фарр в 1998 году делает следующее открытие: лучшее насыщение кислородом тканей происходит путем введения в кровь… перекиси водорода! При введении внутривенно Н 2 О 2 вызывает усиление скорости обменных процессов в 2 - 3 раза!

Все без исключения западные авторы и в первую очередь, уже названные лидеры терапии перекисью Ч. Фарр и У. Дуглас стоят на твердой позиции: внутривенно перекись водорода может применяться в целях лечения исключительно врачом и при этом тем, который хорошо знаком с механизмом ее действия, а также теми рекомендациями по процентному соотношению раствора и особенностями введения, которые подтверждены на практике. О том же самом не перестает твердить и профессор Неумывакин.

Книги о лечении перекисью

Внимание! О лечении перекисью есть в продаже и книги, публикую ссылки, в том числе есть и книга Неумывакина. Все они стоят очень недорого.

"Перекись водорода: на страже здоровья"

"Перекись водорода - чудо оздоровления. Домашнее лечение"

Именно ею врачевали разбитые коленки и ссадины на локтях. Но целебные свойства перекиси гораздо шире. Благодаря ей оздоравливаются:

Сердце и сосуды;
- Органы пищеварения;
- Суставы и позвоночник;
- Органы дыхания;
- Кожа.

"Перекись водорода. Новые возможности применения"

Это очень недорогое лекарственное и гигиеническое средство отличается многообразием областей, в которых может применяться: для сохранения свежести продуктов питания, в качестве бактерицидного компонента в зубных пастах или для дезинфекции мебели и других предметов.

Подробную информацию по применению перекиси водорода при ревматических заболеваниях и раке, а также многочисленные рецепты для наружного применения собраны в данном практическом справочнике.

Представьте себе бесценную картину, которая была испорчена разрушительным пожаром. Прекрасные краски, кропотливо нанесенные во множестве оттенков, скрылись под слоями черной копоти. Казалось бы, шедевр безвозвратно утрачен.

Научное волшебство

Но не стоит отчаиваться. Картина помещается в вакуумную камеру, внутри которой создается невидимая мощная субстанция, называемая атомарным кислородом. В течение нескольких часов или дней медленно, но верно налет уходит, и цвета начинают появляться вновь. Покрытая свежим слоем прозрачного лака, картина возвращается в былой славе.

Может показаться, что это волшебство, но это наука. Метод, разработанный учеными в Гленновском исследовательском центре (ГИЦ) НАСА, использует атомарный кислород для сохранения и восстановления произведений искусства, которым иначе был бы нанесен непоправимый ущерб. Вещество также способно полностью стерилизовать хирургические имплантаты, предназначенные для человеческого тела, что значительно снижает риск воспаления. Для пациентов с сахарным диабетом оно может улучшить устройство мониторинга глюкозы, для которого потребуется лишь часть крови, ранее необходимой для тестирования, чтобы больные могли контролировать свое состояние. Субстанция может текстурировать поверхность полимеров для лучшей адгезии костных клеток, что открывает новые возможности в медицине.

И это мощное вещество может быть получено прямо из воздуха.

Атомарный и молекулярный кислород

Кислород существует в нескольких различных формах. Газ, который мы вдыхаем, называется О 2 , то есть он состоит из двух атомов. Есть еще атомарный которого - O (один атом). Третья форма данного химического элемента - О 3 . Это озон, который, например, встречается в верхних слоях атмосферы Земли.

Атомарный кислород в природных условиях на поверхности Земли длительное время существовать не может. Он обладает чрезвычайно высокой реакционной способностью. Например, атомарный кислород в воде образует Но в космосе, где есть большое количество ультрафиолетового излучения, молекулы О 2 более легко распадаются, образуя атомарную форму. Атмосфера на низкой околоземной орбите на 96 % состоит из атомарного кислорода. На заре полетов космических челноков НАСА его наличие вызывало проблемы.

Вред во благо

По словам Брюса Бэнкса, старшего физика «Альфапорта», занимающегося исследованиями космической среды в филиале Гленновского центра, после первых нескольких полетов шаттла материалы его конструкции выглядели так, как будто были покрыты изморозью (они подверглись сильной эрозии и текстурированию). Атомарный кислород вступает в реакцию с органическими материалами обшивки космических аппаратов, постепенно повреждая их.

ГИЦ занялся расследованием причин причинения ущерба. В результате исследователи не только создали методы защиты космических аппаратов от атомарного кислорода, они также нашли способ использовать потенциальную разрушительную силу этого химического элемента для улучшения жизни на Земле.

Эрозия в космосе

Когда космический корабль находится на низкой околоземной орбите (куда выводятся пилотируемые аппараты и где базируется МКС), атомарный кислород, образующийся из остаточной атмосферы, может реагировать с поверхностью космических аппаратов, в результате чего они повреждаются. При разработке системы электроснабжения станции были опасения, что батареи солнечных элементов, сделанные из полимеров, подвергнутся быстрому разрушению из-за действия этого активного окислителя.

Гибкое стекло

НАСА нашло решение. Группа ученых из Гленновского исследовательского центра разработала тонкопленочное покрытие для солнечных батарей, которое было невосприимчивым к действию агрессивного элемента. Диоксид кремния, или стекло, уже окислен, поэтому он не может быть поврежден атомарным кислородом. Исследователи создали покрытие из прозрачного кремниевого стекла, настолько тонкого, что оно стало гибким. Этот защитный слой крепко сцеплен с полимером панели и защищает ее от эрозии, не ухудшая при этом каких-либо ее тепловых свойств. Покрытие до сих пор успешно защищает солнечные батареи Международной космической станции, а также использовалось для предохранения фотоэлементов станции «Мир».

По словам Бэнкса, солнечные батареи успешно выдержали более чем десятилетнее пребывание в космосе.

Укрощение силы

Проведя сотни тестов, которые были частью разработки покрытия, устойчивого к атомарному кислороду, группа ученых из Гленновского исследовательского центра приобрела опыт в понимании того, как действует это химическое вещество. Эксперты увидели другие возможности применения агрессивного элемента.

По словам Бэнкса, группе стало известно об изменении химии поверхности, об эрозии органических материалов. Свойства атомарного кислорода таковы, что он способен удалить любую органику, углеводород, который не так просто реагирует с обычными химическими веществами.

Исследователи обнаружили множество способов его использования. Они узнали, что атомарный кислород превращает поверхности силиконов в стекло, что может быть полезно при создании компонентов с герметичным уплотнением без их прилипания друг к другу. Данный процесс разрабатывался для герметизации Международной космической станции. Кроме того, ученые обнаружили, что атомарный кислород может восстанавливать и сохранять поврежденные произведения искусства, улучшать материалы конструкций летательных аппаратов, а также приносить пользу людям, так как может быть использован во множестве биомедицинских применений.

Камеры и портативные устройства

Существуют различные способы воздействия атомарного кислорода на поверхность. Чаще всего используются вакуумные камеры. По размеру они варьируются от коробки для обуви до установки 1,2 х 1,8 х 0,9 м. С помощью микроволнового или радиочастотного излучения молекулы O 2 разбиваются до состояния атомарного кислорода. В камеру помещают образец полимера, уровень эрозии которого свидетельствует о концентрации действующего вещества внутри установки.

Другим способом нанесения вещества является портативное устройство, позволяющее направить узкий поток окислителя на конкретную цель. Возможно создание батареи таких потоков, способных покрыть большую площадь обрабатываемой поверхности.

По мере проведения дальнейших исследований все большее число отраслей промышленности проявляет заинтересованность в использовании атомарного кислорода. НАСА организовало множество партнерских, совместных и дочерних предприятий, которые в большинстве случаев стали успешными в различных коммерческих областях.

Атомарный кислород для организма

Исследование сфер применения данного химического элемента не ограничивается космическим пространством. Атомарный кислород, полезные свойства которого определены, но еще больше их предстоит изучить, нашел множество медицинских применений.

Он используется для текстурирования поверхности полимеров и делает их способными срастаться с костью. Полимеры обычно отталкивают клетки костной ткани, но химически активный элемент создает фактуру, усиливающую адгезию. Это обуславливает еще одну пользу, которую приносит атомарный кислород, - лечение заболеваний опорно-двигательной системы.

Данный окислитель также может использоваться для удаления биологически активных загрязнений с хирургических имплантатов. Даже при современной практике стерилизации с поверхности имплантатов бывает сложно убрать все остатки бактериальных клеток, называемые эндотоксинами. Эти вещества органические, но не живые, поэтому стерилизация не способна их удалить. Эндотоксины могут вызвать послеимплантационное воспаление, которое является одной из основных причин болевых ощущений и потенциальных осложнений у пациентов с установленным имплантатом.

Атомарный кислород, полезные свойства которого позволяют очистить протез и удалить все следы органических материалов, значительно снижает риск послеоперационного воспаления. Это приводит к улучшению результатов операций и уменьшению боли у пациентов.

Облегчение для больных диабетом

Технология также используется в датчиках глюкозы и других медико-биологических мониторах. В них применяются акриловые оптические волокна, текстурированные атомарным кислородом. Такая обработка позволяет волокнам отфильтровывать красные кровяные тельца, обеспечивая сыворотке крови более эффективный контакт с компонентом химического зондирования монитора.

По словам Шарона Миллера, инженера-электрика в отделении космической среды и экспериментов Гленновского исследовательского центра НАСА, это делает тест более точным, и при этом для замера уровня сахара в крови тестируемого требуется намного меньший объем крови. Можно сделать укол практически на любом участке тела и получить достаточное количество крови, чтобы установить уровень сахара.

Еще один способ получить атомарный кислород - перекись водорода. Она является гораздо более сильным окислителем, чем молекулярный. Это объясняется тем, с какой легкостью разлагается перекись. Атомарный кислород, образующийся при этом, действует намного энергичнее молекулярного. Этим и обуславливается практическое разрушение молекул красящих веществ и микроорганизмов.

Реставрация

Когда произведения искусства подвергаются опасности необратимого повреждения, для удаления органических загрязнений может быть использован атомарный кислород, который оставит в сохранности материал картины. Процесс удаляет все органические материалы, такие как углерод или сажа, но, как правило, не действует на краску. Пигменты в основном имеют неорганическое происхождение и уже окислены, а это означает, что кислород их не повредит. также могут быть сохранены при тщательном отсчете времени воздействия. Полотно находится в полной безопасности, так как атомарный кислород контактирует только с поверхностью картины.

Произведения искусства помещаются в вакуумную камеру, в которой образуется данный окислитель. В зависимости от степени повреждения картина может оставаться там от 20 до 400 часов. Для специальной обработки поврежденного участка, нуждающегося в реставрации, также может быть использован поток атомарного кислорода. Это исключает необходимость размещать художественные работы в вакуумной камере.

Копоть и помада - не проблема

Музеи, галереи и церкви начали обращаться в ГИЦ, чтобы сохранить и восстановить свои произведения искусства. Исследовательский центр продемонстрировал способность реставрировать поврежденную картину Джексона Поллака, снять губную помаду с полотна и сохранить поврежденные дымом холсты церкви Святого Станислава в Кливленде. Команда Гленновского исследовательского центра использовала атомарный кислород для восстановления фрагмента, считавшегося утраченным, - многовековой давности итальянской копии картины Рафаэля «Мадонна в кресле», принадлежащей епископальной церкви Св. Альбана в Кливленде.

По словам Бэнкса, данный химический элемент очень эффективен. В художественной реставрации он работает отлично. Правда, это не то, что можно приобрести в бутылке, но зато намного эффективнее.

Изучение будущего

НАСА на возмездной основе работало со множеством сторон, заинтересованных в атомарном кислороде. Гленновский исследовательский центр обслуживал частных лиц, чьи бесценные произведения искусства были повреждены в результате домашних пожаров, а также корпорации, искавшие возможности применения этого вещества в биомедицинских приложениях, такие как LightPointe Medical из Иден-Прери, Компания обнаружила множество применений атомарного кислорода и собирается отыскать еще больше.

По словам Бэнкса, осталось немало неисследованных областей. Было открыто значительное количество применений для космической техники, но, вероятно, еще большее их число таится вне космических технологий.

Космос на службе у человека

Группа ученых надеется продолжить изучение способов использования атомарного кислорода, а также уже найденных перспективных направлений. Многие технологии были запатентованы, и команда ГИЦ надеется, что компании будут лицензировать и коммерциализировать некоторые из них, что принесет еще больше пользы человечеству.

При определенных условиях атомарный кислород может причинить повреждения. Благодаря исследователям НАСА, это вещество в настоящее время вносит положительный вклад в и жизнь на Земле. Будь то сохранение бесценных произведений искусства или оздоровление людей, атомарный кислород является сильнейшим средством. Работа с ним вознаграждается сторицей, а ее результаты становятся видны незамедлительно.