电场诱导嵌入弹性 Brinkman 介质中带电球形胶体的位移
软凝聚态物质
2009-11-13 v1 材料科学
摘要
当电场施加于浸没带电胶体粒子的电解质饱和聚合物凝胶时，水凝胶对每个粒子施加的力反映了电应力、流体动力学应力和弹性应力之间的微妙平衡。本文考察了嵌入中性水凝胶中的单个带电球形夹杂物的位移。我们给出了耦合电输运与弹性变形方程的数值精确解，其中凝胶被视为不可压缩的弹性 Brinkman 介质。该模型问题展示了位移如何依赖于粒子尺寸与电荷、电解质离子强度以及聚合物骨架的杨氏模量。部分数值结果已通过解析（边界层）理论进行了验证，该理论在德拜长度远小于粒子半径时成立。此外，我们确定了胶体在凝胶中固定时的位移与其在牛顿电解质中分散时的速度之间的紧密联系。最后，我们描述了一项实验，其中纳米级位移可利用后焦平面干涉法进行精确测量。此类实验旨在探测水凝胶复合材料的物理化学与流变学特性，可能包括凝胶化过程期间。
引用
@article{arxiv.0707.2575,
title = {Electric-field-induced displacement of a charged spherical colloid embedded in an elastic Brinkman medium},
author = {Reghan J. Hill and Martin Ostoja-Starzewski},
journal= {arXiv preprint arXiv:0707.2575},
year = {2009}
}