描述基于薄多孔基质中色素感测非均匀性的反应-扩散-输运模型

基于纸质感测器材中非均匀产品（色）分布会影响测量的准确性和可靠性。其引发机制尚不清楚。咖啡轮效应解释了在器材边缘处的环形结构形成。然而，环形图案也可能出现在这些感测器的中间径向位置。在本工作中，我们研究了多孔/纸质基质中质量输运和反应动力学对空间产品分布的影响。我们考虑一种嵌入多孔基质中的单一反应物，其与通过 sessile 悬液递送的另一反应物发生反应。该过程分为两个阶段进行建模。在阶段1中，液滴浸润在基质中创建两个 distinct 流动域，具有移动的边界。在阶段2在液滴完全渗透后开始。通过包含迁移因子来处理物种-基质相互作用。所developed模型用于分析不同参数对两种配置下产品分布的影响，分别为试剂嵌入（RE）和分析物嵌入（AE）。我们的工作表明，即使没有蒸发效应，也可以形成环形图案。随着分析物-试剂浓度比下降，轮廓向内移动。较厚、更多孔的基质产生更大的均匀性，但降低颜色强度。嵌入物种的固定化在RE配置中具有移动性的产物，或在AE配置中具有不可移动性的产物，能显著提高均匀性。该模型通过针对RE和AE配置的铅和硝酸盐检测实验得到验证。它成功地捕捉到了实验中观察到的三种空间颜色变化。该研究还解释了这些系统中多个环的产生机制。所获的见解对于优化感测器的设计和色度测量的方案具有指导意义。