均匀带电通道中扩散渗流

当电解质溶液浓度在通道中沿方向变化时，会产生作用于流体向更高或更低浓度区域拖动的力，导致扩散渗流。本文考察了在表面电荷密度为常数 $\sigma$ 且薄于其厚度的静电扩散层的通道中出现的流动。推导了流体流率 $Q$ 的方程，并用于解析描述离子通量、局部电位和浓度。该方程允许在不繁琐且耗时的计算下处理扩散渗流问题，阐明了全局流率仅由表面电荷和通道两端浓度差控制，并指出存在两种不同的值 $\sigma$ 对应特定的 $Q$。我们的理论提供了关于流体流率和离子通量方向的简单解释，这取决于表面电荷和离子扩散率，预测了由对流引起的通道沿方向浓度分布的非线性，並通过紧凑公式将其与局部电位变化相关联。我们还呈现并阐释了扩散渗流速度轮廓以及沿通道的表观滑移速度的变化，表明后者高度非均匀且甚至可能出现交替。我们简要讨论了结果对扩散渗流实验以及某些电化学和膜科学问题的相关性。