Реферат: Электрокапиллярный эффект в современной технологии

⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Электрокапиллярность - очень простое и интересное явление, которое только начинает применяться в современной технике. В этой заметке рассказывается о некоторых устройствах на его основе.
Течение жидкостей в микроскопических (субмиллиметровых) системах играет важную роль как в природе (например, в функционировании живых организмов), так и в промышленности (вспомните хотя бы жидкокристаллические дисплеи и струйные принтеры). Часто это течение сопровождается разнообразными электрическими явлениями. Кроме того, современная технология, идя по пути миниатюризации, уже сейчас сталкивается с проблемой контроля и управления микротечениями жидкости. Причем контроль тоже желательно иметь электрический - ведь подавляющее большинство приборов функционирует за счет электропитания. В результате возникает интересная научно-инженерная проблема: создать прибор, в котором управление течением жидкости осуществлялось бы электрическими методами, попутно выяснив, как электростатические и электродинамические явления сказываются на течении проводящих жидкостей.
Одно из интересных решений этой проблемы базируется на явлении электрокапиллярности. Вкратце, электрокапиллярный эффект заключается в том, что внешнее электрическое поле изменяет поверхностное натяжение проводящей жидкости. Явление вполне понятное: ведь поверхностное натяжение и капиллярность обязаны своему существованию межмолекулярному (ван-дер-ваальсовому) взаимодействию, которое имеет электрическую природу. Это явление можно считать "жидким" аналогом пьезоэлектричества (явления, заключающегося в том, что механическая деформация некоторых кристаллов приводит к возникновению разности потенциалов и наоборот).
Электрокапиллярный эффект известен уже достаточно давно. В конце 19-го века его исследовал французский физик Габриэль Липпманн (лауреат Нобелевской премии по физике за 1908 год). Он выяснил, что на границе раздела двух проводящих жидкостей (например, ртути и серной кислоты) возникает двойной электрический слой, который влияет на коэффициент поверхностного натяжения границы раздела этих жидкостей. Прикладывая дополнительную разность потенциалов, можно изменять заряд, возникающий на границе раздела, а значит, и влиять на само поверхностное натяжение. Если теперь обе эти жидкости поместить в капилляр, то высота столбика более тяжелой жидкости будет зависеть от приложенной разности потенциалов. Другими словами, мы получим готовый прибор: капиллярный вольтметр.
В таком виде электрокапиллярный эффект используется и в наши дни. Например, на его основе работает электрокапиллярный модулятор [1], устройство, изменяющее количество отраженного света под действием напряжения (Рис.1). Устройство состоит из двух связанных отсеков, в которых находится капля ртути. Прикладывая напряжение, можно "перегонять" каплю из одного отсека в другой, изменяя тем самым диаметр ртутного зеркальца в верхнем отсеке и, следовательно, количество отраженного света. Предполагается, что такое устройство найдет себе применение в оптоэлектронике.
Совсем недавно была разработана и другая схема использования электрокапиллярности. В работе [2] описана схема установки, в которой микротечения жидкости возникают из-за двойного электрического слоя на границе жидкость-твердое тело (а не жидкость-жидкость). Принципиальная схема установки показана на Рис.2. В стенках капилляра, в котором находится электролит, вмонтированы электроды. Когда между электродами и проводящей жидкостью создается разность потенциалов, на электродах и на стенках капилляра возникает поверхностный заряд. Заряды притягиваются друг к другу, что приводит к усилению взаимодействия жидкости со стенками, то есть к эффективному усилению смачиваемости. Как следствие, изменяется высота столбика жидкости в капилляре.
Нетрудно понять, что изменение высоты столбика будет квадратично зависеть от приложенного напряжения. В самом деле, дополнительная сила взаимодействия со стенками пропорциональна квадрату наведенного заряда, а заряд в свою очередь прямо пропорционален напряжению (зазор между жидкостью и электродом играет роль конденсатора!). Такая квадратичная зависимость и была отмечена в эксперименте. Для ориентировки, некоторые числа: в капилляре диаметром 0.35 мм напряжение в 100 В приводило к поднятию столбика жидкости примерно на 1 см. Важно еще и то, что жидкость поднималась достаточно быстро, за время порядка 0.1 сек.
В качестве примера возможного применения эффекта, ученые собрали матрицу из нескольких капилляров (рис.3). Под действием приложенного напряжения, столбик жидкости подскакивал в избранном капилляре. Таким образом, перед нами - электрокапиллярный переключатель субмиллиметровых размеров. Авторы работы приводят несколько направлений прикладной физики и химии, где похожие устройства оказались бы крайне полезными.
[1] http://www.laurin.com/datacenter/dictionary/cd/de/elecmodu.htm - электрокапиллярный модулятор.
[2] M. Prins, W. Welters, J.Weekamp, Science, 291 (2001) 277.

Название: Электрокапиллярный эффект в современной технологии
Раздел: Рефераты по математике
Тип: реферат
Добавлен 13:02:10 25 марта 2007 Похожие работы
Просмотров: 124
Комментариев: 15
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Электрокапиллярный эффект в современной технологии
Дипломная работа: Налогообложение физических лиц 2 Социально-экономическая сущность
Реферат: Основные категории товарооборота и статистика РТО. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Налоговая система России: сущность, проблемы, перспективы развития
Курсовая работа по теме Разработка производственной программы закусочной на 30 посадочных мест
Реферат: Орловский спис. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Критична оцінка теорії і практики фінансово-господарського контролю в історичному аспекті
Курсовая Работа На Тему Основы Программирования В Среде Delphi 7.0
Адам Кукыгы Эссе
Проблема Бережного Отношения К Природе Сочинение Егэ
Титульный Лист Реферата Ргу Им Есенина
Тексты Сочинений 11 Класс Егэ
Реферат по теме Человек на пороге 21-го века
Клише Для Написания Сочинения Егэ
Я Хочу Стать Киберспортсменом Сочинение
Образ Старого Солдата Из Бородино Сочинение
Дипломная работа: Деятельность классного руководителя по формированию нравственного поведения младших школьников
Курсовая работа по теме Налоговый контроль как основной элемент системы налогового администрирования
Курсовая работа по теме Вертикальный синхронный двигатель типа ВДС2 325 - 18 мощностью 4000
Курсовая работа по теме Бухгалтерский учёт валютных операций
Курсовая работа по теме Аргументация в коммуникации кафедры 'Реклама и связи с общественностью' ВСГУТУ со школьниками Республики Бурятия
Реферат: Проблема привлечения иностранных инвестиций в экономику России
Реферат: Революционная деятельность Льва Тихомирова
Доклад: Из истории грима и одежды