Узнать стоимость написания работы
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Реферат

Реферат по предмету "Математика"


Электрокапиллярный эффект в современной технологии

Электрокапиллярный эффект в современной технологии

И.П.Иванов

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.


Список литературы

 [1] http://www.laurin.com/datacenter/dictionary/cd/de/elecmodu.htm
- электрокапиллярный модулятор.

[2] M. Prins, W. Welters, J.Weekamp,
Science, 291 (2001) 277.
Список литературы

Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.nsu.ru


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Мировой рынок золота 3
Реферат Державний кредит та проблеми внутрішнього і зовнішнього боргу
Реферат О демократии и семантике
Реферат Організація проведення комплексних та тематичних перевірок митного органу за участю регіональної митниці
Реферат Censorship Essay Research Paper Censorship making the
Реферат Межбанковские отношения
Реферат Клефты
Реферат Какчикели
Реферат Особенности использования аналитико-синтетического метода обучения письму учащихся младших классов
Реферат Анненский и. ф. - Отражение революции 1905 года в поэзии иннокентия анненского
Реферат Анализ налогообложения предприятия Южное
Реферат А. Е. Тарас. Безопасность бизнесмена и бизнеса
Реферат Вопросы к дисциплине: Стандартизация и проектирование программных средств (СППС)
Реферат Денежная система понятие и структура
Реферат Что же общего у Александра и Наполеона?