- Код статьи
- S3034543X25040159-1
- DOI
- 10.7868/S3034543X25040159
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 87 / Номер выпуска 4
- Страницы
- 453-466
- Аннотация
- Работа посвящена исследованию электрофореза проводящей и непроводящей частиц в растворе полярного электролита под действием сильного электрического поля. Представлены результаты численного моделирования для обоих видов частиц: распределение концентраций катионов и анионов, плотности заряда, суммарной концентрации и потоков ионов около поверхности частицы. Показано, что около диэлектрической поверхности при достаточно большом поверхностном заряде формируется область расширенного пространственного заряда. Возникновение этой области обусловлено высокой поверхностной проводимостью в двойном электрическом слое и интенсивными касательными потоками ионов. Обнаружены качественные различия в механизме формирования области расширенного пространственного заряда для ионоселективной и диэлектрической частицы. Полученные результаты способствуют пониманию нелинейных электрокинетических процессов и могут быть полезны при проектировании микрофлюидных систем и коллоидных технологий.
- Ключевые слова
- электрофорез дзета-потенциал плотность поверхностного заряда ионоселективная частица диэлектрическая частица сильное электрическое поле нелинейные эффекты двойной электрический слой
- Дата публикации
- 24.03.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 28
Библиография
- 1. Smoluchowski M. Contribution à la théorie de l’endos-mose électrique et de quelques phénomènes corrélatifs // Bulletin de l’Académie des Sciences de Cracovie. 1903.
- 2. Helmholtz H. Studien über elektrische grenzschichten // Annalen der Physik und Chemie. 1879. V. 243. № 7. P. 337–382. https://doi.org/10.1002/andp.18792430702
- 3. Wall S. The history of electrokinetic phenomena // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2010. V. 15. P. 119–124. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2009.12.005
- 4. Henry D.C. The cataphoresis of suspended particles. Part I. The equation of cataphoresis // Proc. R. Soc. Lond. A. 1931. V. 133. P. 106–129. https://doi.org/10.1098/rspa.1931.0133
- 5. Mooney M. Electrophoresis and the diffuse ionic layer // J. Phys. Chem. 1931. V. 35. № 1. P. 331–344. https://doi.org/10.1021/j150319a021
- 6. Dukhin S.S. Electrophoresis at large Peclet numbers // Adv. Colloid Interface Sci. 1991. V. 36. P. 219–248. https://doi.org/10.1016/0001-8686 (91)80034-h
- 7. Mishehuk N.A., Dukhin S.S. Electrokinetic phenomena of the second kind // Interfacial Electrokinetics and Electrophoresis. 2002. № 10. P. 241–275.
- 8. Mishehuk N.A., Dukhin S.S. Electrophoresis of solid particles at large Peclet numbers // Electrophoresis. 2002. V. 23. № 13. P. 2012. https://doi.org/10.1002/1522-2683 (200207)23:133.0.co;2-y
- 9. Barany S. Electrophoresis in strong electric fields // Adv. Colloid Interface Sci. 2009. V. 147–148. P. 36–43. https://doi.org/10.1016/j.cis.2008.10.006
- 10. Baran A.A., Babich Y.A., Tarovsky A.A., Mischuk N.A. Superfast electrophoresis of ion-exchanger particles // Colloids and Surfaces. 1992. V. 68. № 3. P. 141–151. https://doi.org/10.1016/0166-6622 (92)80198-b
- 11. Gamayunov N.I., Murtsovkin V.A., Dukhin A.S. Pair interaction of particles in electric field. 1. Features of hydrodynamic interaction of polarized particles // Colloid J. USSR (Engl. Transl.). 1986. V. 48. № 2. P. 197–203.
- 12. Murtsovkin V., Mantrov G. Steady flows in the neighborhood of a drop of mercury with the application of a variable external electric field // Colloid J. 1991. V. 53. P. 240–244.
- 13. Gamayunov N.I., Mantrov G.I., Murtsovkin V.A. Study of flows induced in the vicinity of conducting particles by an external electric field // Colloid J. USSR (Engl. Transl.). 1992. V. 54. P. 20–23.
- 14. Murtsovkin V.A. Nonlinear flows near polarized disperse particles // Colloid J. 1996. V. 58. P. 341–349.
- 15. Barinova N.O., Mishchuk N.A., Nesmeyanova T.A. Electroosmosis at spherical and cylindrical metal surfaces // Colloid J. 2008. V. 70. № 6. P. 695–702. https://doi.org/10.1134/s1061933x08060033
- 16. Baygents J.C., Baldessari F. Electrohydrodynamic instability in a thin fluid layer with an electrical conductivity gradient // Phys. Fluids. 1998. V. 10. № 1. P. 301–311. https://doi.org/10.1063/1.869567
- 17. Lin H., Storey B.D., Oddy M.H., Chen C.-H., Santiago J.G. Instability of electrokinetic microchannel flows with conductivity gradients // Phys. Fluids. 2004. V. 16. № 6. P. 1922–1935. https://doi.org/10.1063/1.1710898
- 18. Chen C.-H., Lin H., Lele S., Santiago J. Convective and absolute electrokinetic instability with conductivity gradients // J. Fluid Mech. 2005. V. 524. P. 263–303. https://doi.org/10.1017/s0022112004002381
- 19. Frants E., Amiroudine S., Demekhin E. DNS of nonlinear electrophoresis // Microgravity Sci. Technol. 2024. V. 36. P. 21. https://doi.org/10.1007/s12217-024-10108-w
- 20. Squires T., Bazant M.Z. Induced-charge electro-osmosis // J. Fluid Mech. 2004. V. 509. P. 217–252. https://doi.org/10.1017/S0022112004009309
- 21. Rubinstein I., Zaltzman B. Electro-osmotically induced convection at a permselective membrane // Physical Review E. 2000. V. 62. № 2. P. 2238–2251. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.62.2238
- 22. Frants E.A., Ganchenko G.S., Shelistov V.S., Amiroudine S., Demekhin E.A. Nonequilibrium electrophoresis of an ion-selective microgranule for weak and moderate external electric fields // Phys. Fluids. 2018. V. 30. № 2. P. 022001. https://doi.org/10.1063/1.5010084
- 23. Ganchenko G.S., Frants E.A., Shelistov V.S., Nikitin N.V., Amiroudine S., Demekhin E.A. Extreme non-equilibrium electrophoresis of an ion-selective microgranule // Phys. Rev. Fluids. 2019. V. 4. P. 043703. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.4.043703
- 24. Mishchuk N.A., Barinova N.O. Theoretical and experimental study of nonlinear electrophoresis // Colloid J. 2011. V. 73. № 1. P. 88–96. https://doi.org/10.1134/S1061933X11010133
- 25. Ganchenko G.S., Frants E.A., Amiroudine S., Demekhin E.A. Instabilities, bifurcations, and transition to chaos in electrophoresis of charge-selective microparticle // Phys. Fluids. 2020. V. 32. № 5. P. 054103. https://doi.org/10.1063/1.5143312
