悬浮在非极性流体中的胶体颗粒周围的电流体动力学流动

非线性电动力学现象，即电驱动流体流动非线性地依赖于施加电压，常见于胶体颗粒的水悬浮液中。一个典型例子是诱导电荷电渗，由电场作用于极化表面附近诱导的扩散电荷驱动。非线性电流体动力学流动也发生在非极性流体中，由电场作用于电导率梯度诱导的空间电荷驱动。这里，我们分析了在均匀电场作用下，因电导率依赖于局部场强而产生的、围绕电中性球形固体颗粒的流动。流动模式随颗粒电导率变化：导电颗粒周围的流动具有类似于诱导电荷电渗的四极模式，只是方向相反；绝缘颗粒周围的流动则具有更复杂的结构。我们发现，这种流动在靠近电极的颗粒上诱导出的力随颗粒电导率非平凡地变化：对于完全绝缘颗粒和电导率高于悬浮介质的颗粒，该力是排斥的；但存在一段颗粒电导率范围，该力是吸引的。该力随到电极距离的平方反比衰减，因此可以主导因像偶极子产生的介电泳吸引（随距离四次方衰减）。这种电流体动力学升力为利用电场进行胶体操控和驱动组装开辟了新可能。