静电场诱导液滴表面电荷转移机理研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lengzhichao12321
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液滴表面电荷特性在油污水分离、静电喷涂、精细化学反应、微纳米材料制造、微流体系统、传感器等诸多领域有着重要的应用。当前,准确控制液滴表面电荷特性,如电荷极性和电量仍具有一定的挑战性。本文针对静电场诱导下液滴滴落产生电流信号的现象,通过实验研究及理论分析的方法,分析了其工作原理及影响因素。主要研究内容有:(1)搭建了静电场诱导液滴表面带电系统,实验研究了液滴表面带电规律,并采用等效电路进行了机理分析。研究结果表明:电流脉冲信号与滴落液滴的荷电量的大小及方向取决于静电场的场强及电性。在静电场诱导下,溶液内部的离子会重新分配向液滴转移,当液滴滴落后,液滴与体相溶液会因正负离子浓度差而携带电量相同电性相反的电荷。另外,溶液内部离子转移现象的出现是因外部静电场诱导生产的电势差驱动的。(2)实验研究了空气中影响静电场诱导液滴滴落产生的电流脉冲信号的因素。实验结果表明:电流脉冲信号会随着液滴滴落高度的增大而减小,会随着液滴体积以及溶液浓度的增大而增大,单一因素改变导致的电流脉冲信号增大存在上限,电荷转移的程度同时还会受到其他因素的制约;对于0.1mol/L的NaCl溶液,电流脉冲信号不受pH的影响,多液滴同时滴落的方法可以增加系统的输出电流。(3)实验研究了液相中静电诱导液滴带电的现象,对液滴生成脱离过程中产生电流脉冲信号的现象进行了机理分析。实验研究发现:液滴滴落产生的电流脉冲信号的宽度变大,这主要是液滴下降速度变慢导致的,信号的宽度与液滴下降的速度成反比;在直流电源提供的电场下,微通道内生成微液滴时可以通过单电极检测的方法检测到微液滴的生成信号。本研究对于发展通过外界静电场控制液滴表面带电特性技术具有一定的参考意义。
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