Текст уведомления здесь

Российские ученые уточнили теорию течения жидкости в тонких каналах

Группа российских исследователей разработала новую теорию, описывающую течение жидкости вдоль поверхности под воздействием электрического поля, сообщается на сайте МГУ.
Добавить в закладки
Комментарии
Течение жидкости через капилляр или пористую преграду под действием электрического поля называется электроосмосом. Этот эффект был открыт в 1807 году профессором Московского университета Фердинандом Рейссом в ходе довольно простого эксперимента. В изогнутую стеклянную трубку наливалась вода, а изгиб трубки заполнялся порошкообразным нерастворимым веществом (тертым камнем или песком), так что между обоими коленами трубки получалась пористая перегородка. Когда же к воде в коленах подавалось напряжение, она начинала через эту перегородку просачиваться.

Теоретически описать процесс электроосмоса смог польский физик Мариан Смолуховский в 1909 году. Теперь оказалось, что его теория описывает лишь частный случай, когда вода течет по гидрофильной, то есть хорошо смачиваемой поверхности. В этом случае на процесс влияет прилипание жидкости к поверхности. Однако в случае гидрофобной поверхности нужно учитывать в расчетах не его, а электро-гидродинамическое условие скольжения: около заряженной поверхности в растворе образуется облако ионов противоположного знака, которое и является причиной возникновения электроосмотического течения.

Здесь возможны два варианта: когда поверхностные заряды неподвижны и когда они могут перемещаться вдоль поверхности под воздействием приложенного электрического поля. В случае с неподвижными зарядами все относительно просто: благодаря гидрофобному скольжению скорость электроосмотического течения увеличивается. Когда же поверхностный заряд способен реагировать на приложенное электрическое поле, возникают различные варианты. Например, в статье показано, что можно индуцировать электроосмотическое течение даже вблизи незаряженной поверхности или, наоборот, полностью подавить такое течение в каналах с идеально скользкими заряженными стенками.

Эти результаты востребованы в микро- и нанофлюидике, которые имеют дело с течением жидкости сквозь очень тонкие каналы, и созданием таких устройств, как «лаборатории на чипе». Заставить жидкость проходить через каналы в подобных устройствах с помощью механического воздействия сложно, и в таких задачах как раз используется электроосмотическое течение.

Статья Ольги Виноградовой, профессора МГУ и заведующей лабораторией Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, с результатами работы опубликована в журнале Physical Review Letters.
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы