Электрокинетические эффекты вблизи пространственно-неоднородных электроселективных поверхностей

  • Кирий В.А. Краснодарский филиал Финансового университета при Правительстве Российской Федерации, Краснодар, Россия
  • Калайдин Е.Н. Краснодарский филиал Финансового университета при Правительстве Российской Федерации, Краснодар, Россия
УДК: 537.6

Аннотация

Впервые численно исследованы электрокинетические эффекты вблизи неоднородных ионоселективных поверхностей, состоящих из чередующихся проводящих и непроводящих элементов при наличии нормального к поверхности электрического тока. Обнаружен необычный эффект усиления тока при "правильном чередовании" проводящих и непроводящих участков поверхности. Найдено качественное совпадение вольт-амперной характеристики для однородных и неоднородных мембран. Выявлено различие физических механизмов, отвечающих за сверхпредельный ток в обоих случаях.

Ключевые слова: система Нернста-Планка-Пуассона-Стокса, неоднородная мембрана, сверхпредельный ток, электрокинетическая неустойчивость, электролит

Информация об авторах

Владимир Александрович Кирий
преподаватель кафедры математики и информатики Краснодарского филиала Финансового университета при Правительстве Российской Федерации
e-mail: vladimir@kiriy.ru
Евгений Николаевич Калайдин
д-р физ.-мат. наук, заведующий кафедрой математики и информатики Краснодарского филиала Финансового университета при Правительстве Российской Федерации
e-mail: ENKalaydin@fa.ru

Литература

  1. %1 Chang H.-C., Yossifon G., Demekhin E.A. Nanoscale electrokinetics and microvortices: How microhydrodynamics affects nanofluidic ion flux // Annu. Rev. Fluid Mech. 2012. Vol. 44. P. 401-426.
  2. %2 Belova E. I., Lopatkova G. Yu., Pismenskaya N. D., Nikonenko V. V., Larchet C., Pourcelly G. Effect of anion-exchange membrane surface properties on mechanisms of overlimiting mass transfer // J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110. P. 13458-13469.
  3. %3 Slouka Z., Senapati S., Yan Yu., Chang H.-C. Charge inversion, water splitting and vortex suppression due to DNA sorption on ion-selective membranes and their ion-current signatures // Langmuir. 2013. Vol. 29. P. 8275-8283.
  4. %4 Rubinstein I., Zaltzman B. Electro-osmotically induced convection at a permselective membrane // Phys. Rev. E. 2000. Vol. 62. P. 2238.
  5. %5 Rubinstein I., Zaltzman B. Electro-osmotic slip and electroconvective instability // J. Fluid Mech. 2007. Vol. 579. P. 173.
  6. %6 Демёхин Е.А., Шапарь Е.М., Лапченко В.В. К возникновению электроконвекции в полупроницаемых электрических мембранах // ДАН. 2008. Т. 421. № 4. С. 478-481.
  7. %7 Demekhin E. A., Shelistov V. S., Polyanskikh S.V. Linear and nonlinear evolution and diffusion layer selection in electrokinetic instability // Phys. Rev. E. 2011. Vol. 84. P. 036318.
  8. %8 Demekhin E.A., Nikitin N.V., Shelistov V.S. Direct numerical simulation of electrokinetic instability and transition to chaotic motion // Phys. Fluids. 2013. Vol. 25. No. 6. P. 12201(1-29).
  9. %9 Demekhin E.A., Nikitin N.V., Shelistov V.S. Three-dimensional coherent structures of electrokinetic instability // Phys. Rev. E. 2014. Vol. 90. No. 1. P. 013031(1-9).
  10. %10 Dukhin S.S. Electrokinetic phenomena of the second kind and their applications? // Adv. Colloid Interface Sci. 1991. Vol. 35. P. 173-196.
  11. %11 Chang H.-C., Demekhin E.A., Shelistov V.S. Competition between Dukhin's and Rubinstein's electrokinetic modes // Phys. Rev. E. 2012. Vol. 86. P. 046319.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке РФФИ (15-58-45123-Инд_а, 14-08-01171_а).

Выпуск
Страницы
43-49
Прислано
2016-08-31
Опубликовано
2016-09-30