Реферати українською » Математика » Електрокапіллярний ефект в сучасній технології


Реферат Електрокапіллярний ефект в сучасній технології

>И.П.Иванов

>Электрокапиллярность - дуже просте та цікаве явище, що тільки починає застосовуватися у сучасній техніці. У цьому замітці розповідають про деяких пристроях його основі.

Перебіг рідин в мікроскопічних (>субмиллиметрових) системах відіграє як у природі (наприклад, функціонування живих організмів), і у промисловості (згадаймо хоча б рідкокристалічні дисплеї і струменеві принтери). Часто це політична течія супроводжується різноманітними електричними явищами. З іншого боку, сучасну технологію, йдучи шляху мініатюризації, вже нині пов'язане з проблемою контролю та управліннямикротечениями рідини. Причому контроль теж бажано мати електричний - адже більшість приладів функціонує з допомогою електроживлення. Через війну виникає цікаванаучно-инженерная проблема: створити прилад, у якому управління течією рідини здійснювався електричними методами, попутно з'ясувавши, якелектростатические іелектродинамические явища позначаються перебігу які проводять рідин.

Один із цікавих рішень цієї проблеми виходить з явищеелектрокапиллярности. Коротенько,електрокапиллярний ефект у тому, що зовнішнє електричне полі змінює поверхове натяг проводить рідини. Явище цілком зрозуміле: адже поверхове натяг і капілярність зобов'язані своєму існуваннюмежмолекулярному (>ван-дер-ваальсовому) взаємодії, що має електричну природу. Це вважатимуться "рідким" аналогомпьезоелектричества (явища, яка полягає у цьому, що механічна деформація деяких кристалів призводить до виникнення різниці потенціалів і навпаки).

>Электрокапиллярний ефект відоме досить давно. Наприкінці 19-го століття його досліджував французький фізик ГабріельЛиппманн (лауреат Нобелівської премії із фізики за 1908 рік). Він з'ясував, що у межі поділу двох які проводять рідин (наприклад, ртуті і сірчаної кислоти) виникає подвійний електричний шар, які впливають на коефіцієнт поверхового натягу кордону розділу цих рідин.Прикладивая додаткову різницю потенціалів, можна змінювати заряд, що виникає за українсько-словацьким кордоном розділу, отже, і проводити саме поверхове натяг. Якщо тепер обидві ці рідини розмістити у капіляр, то висота стовпчика важчій рідини залежатиме від доданої різниці потенціалів. Інакше кажучи, ми матимемо готовий прилад:капиллярний вольтметр.

У такому виглядіелектрокапиллярний ефект використовують і в наші дні. Наприклад, його основі працюєелектрокапиллярний модулятор [1], пристрій, змінює кількість відображеного світла під впливом напруги (Мал.1). Пристрій і двох пов'язаних відсіків, у яких перебуває крапля ртуті.Прикладивая напруга, можна "переганяти" краплю вже з відсіку на другий, змінюючи цим діаметр ртутного дзеркальця у верхній відсіку і, отже, кількість відображеного світла. Передбачається, що такий устрій знайде собі використання у оптоелектроніці.

Нещодавно було розроблено та іншу схему використанняелектрокапиллярности. Діяльність [2] описана схема установки, у якіймикротечения рідини виникають через подвійного електричного шару за українсько-словацьким кордономжидкость-твердое тіло (а чи нежидкость-жидкость). Принципова схема установки показано на Рис.2. У стінках капіляра, де знаходиться електроліт, вмонтовані електроди. Коли між електродами і проводить рідиною створюється різницю потенціалів, на електродах і стінках капіляра виникає поверховий заряд.Заряди притягуються друг до друга, що зумовлює посиленню взаємодії рідини зі стінками, тобто до ефективної посиленнюсмачиваемости. Як наслідок, змінюється висота стовпчика рідини в капілярі.

Неважко зрозуміти, зміна висоти стовпчика будеквадратично залежати від докладеної напруги. У насправді, додаткова сила стосунків з стінками пропорційна квадрату наведеного заряду, а заряд своєю чергою прямо пропорційний напрузі (зазор між рідиною і електродом ж виконує функцію конденсатора!). Така квадратична залежність і було відзначена експерименті. Для орієнтування, деякі числа: в капілярі діаметром 0.35 мм напруження у 100 У зумовлювало підняття стовпчика рідини приблизно 1 див. Важливо також і те, що рідина піднімалася досить швидко, під час порядку 0.1 сік.

Як приклад можливого застосування ефекту, вчені зібрали матрицю з кількох капілярів (рис.3). Під впливом докладеної напруги, стовпчик рідини підскакував на вибраному капілярі. Отже, маємо -електрокапиллярний перемикачсубмиллиметрових розмірів. Дослідники наводять декілька напрямків прикладної фізики та хімії, де схожі устрою були б вкрай корисними.

Список літератури

 [1]laurin.com/datacenter/dictionary/cd/de/elecmodu.htm -електрокапиллярний модулятор.

[2] M.Prins, W.Welters,J.Weekamp, Science, 291 (2001) 277.


Схожі реферати:

Навігація