利用交流电场在水溶液中取向脂质包覆石墨微粒：用于电取向的一种新理论双椭球拉普拉斯模型

溶液中具有薄层包覆的石墨微粒因可用电场操控而在技术上引人关注。对浸没的分层微粒进行解析或数值的电学操控建模并不简单。特别是，为电取向实验生成可靠的定量力矩预测一直难以实现。传统的拉普拉斯模型将包覆微粒近似为一个带共焦椭球包层的椭球，并求解拉普拉斯方程以给出方便的解析预测。然而，由于椭球周围包层厚度的不均匀性，该方法可能导致不正确的力矩预测。在此我们提出一种新的理论双椭球拉普拉斯模型，通过计算两个分层椭球来修正非均匀包层厚度的影响，每个椭球分别考虑力矩各相关方向上的正确包层厚度。我们的模型描述了浸没的脂质包覆石墨微粒在交流(AC)电场中的电取向，适用于具有中等长宽比且包覆薄壳的椭球。它是最早生成正确定量电力矩预测的模型之一。我们给出了力矩随频率变化的模型结果，并将其与我们在 MHz 频率下对水溶液中脂质包覆的高度有序热解石墨(HOPG)微片的测量结果进行比较。结果显示脂质壳如何改变微片的整体电学性质，使得力矩在低频时较低，并在更高频率进入 MHz 区间时增大。力矩关键取决于脂质壳厚度、溶液电导率与微粒形状，所有这些均可作为调控微粒响应的手段。