带电层状胶体分散体的Wigner-Seitz模型
软凝聚态物质
2009-10-30 v1
摘要
我们通过考虑一个均匀带电的有限片状颗粒与共离子和反离子一起被限制在Wigner-Seitz(WS)胞内,来模拟浓缩的层状胶体颗粒(如粘土)悬浮液。该系统在Poisson-Boltzmann理论框架内处理,在WS胞表面施加适当的边界条件,以考虑相邻片状颗粒的限制效应。我们得到了自由能、渗透压和分离压以及电容关于局部静电势和共离子/反离子密度分布的表达式。对于放置在圆柱形或平行六面体胞中心的圆形和方形片状颗粒,我们获得了线性化Poisson-Boltzmann(LPB)方程的显式解。结果发现,对于任何给定的体积(由片状颗粒的宏观浓度决定)、片状颗粒表面电荷和盐浓度,自由能作为胞纵横比的函数会经过一个最小值。最佳纵横比几乎与后两个物理参数无关。渗透压和分离压在自由能最小值处重合,而由片状颗粒及其周围共离子和反离子形成的双电层的总四极矩同时消失。我们计算了多种物理条件下的渗透状态方程。我们详细考虑了片状颗粒浓度为零的极限情况,并在此极限下计算了两个同轴片状颗粒之间的作用力随其间距的变化。
引用
@article{arxiv.cond-mat/9703193,
title = {A Wigner-Seitz model of charged lamellar colloidal dispersions},
author = {Emmanuel Trizac and Jean-Pierre Hansen},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/9703193},
year = {2009}
}
备注
21 pages, RevTeX, 12 figures available on request to [email protected], submitted to Physical Review E