Формализованная модель процессов термополяризации целлюлозы в натуральной древесине в неоднородном температурном поле

Флуктуации температуры являются наиболее распространенным и существенным фактором воздействия окружающей среды на свойства пластиков и биокомпозитов. Поэтому разработка фундаментальной  концепции механизмов конформации длинных молекул в условиях устойчивого градиента температуры является одной из актуальных проблем современных технологий в области создания материалов со свойствами,  необходимыми для решения определенных задач. Цель работы – обоснование базового соотношения для проведения вычислительного эксперимента по определению параметров процесса кинетики  термостимулированной поляризации целлюлозы в природной древесине в рамках классической термодинамики. Объектами экспериментального исследования были микросрезы древесины березы цилиндрической формы толщиной порядка нескольких сотен микрон. В процессе измерения образцы помещались между двумя массивными измерительными электродами цилиндрической формы. Нагревание проводилось с  постоянной скоростью, что позволило обеспечить постоянство градиента температуры вдоль толщины среза. В условиях эксперимента в древесине формируется разность потенциалов, обусловленная  пироэлектрическим и пьезоэлектрическим эффектами в кристаллитах целлюлозы. Возникающее электрическое поле способствует поляризации боковых групп макромолекул аморфной части составляющих  целлюлозы. В работе получено базовое модельное соотношение для расчета разности потенциалов, возникающей в тонком образце древесины. Эффективность модели определялась методом оценки безразмерного  критерия Нэша-Сатклиффа. Предлагаемая модель может быть использована для систематизации данных о термостимулированной поляризованности биокомпозитов, имеющих кристаллическую и  аморфную составляющие, путем вычислительного эксперимента по определению параметров, характеризующих их уникальные особенности.