Кинетика образования слоя наночастиц магнитной жидкости в приэлектродной области в электрическом поле

 

В. В. Чеканов, Н. В. Кандаурова, Е. А. Бондаренко

Ставропольский кооперативный институт филиал БУПК

Ставропольский кооперативный институт филиал БУПК

Ставропольский государственный университет

 

Процессы зарядообразования и спада тока в электрофоретической ячейке сопровождаются изменением концентрации дисперсной фазы вблизи электродов. Изменение концентрации оценивается по изменению спектра отражения от поверхности прозрачного электрода. Время процесса возникновения слоя более концентрированной жидкости вблизи электрода конечно и различно для различной полярности электрода. Для изучения кинетики процесса нарастания концентрации у электродов регистрировали изменение спектра отражения от поверхности прозрачного электрода с течением времени при включении поля с помощью геркона. Ячейка составлена из двух плоскопараллельных стёкол, площадью 3x4 см². На поверхность стекол нанесен прозрачный проводящий слой диоксида олова-индия. Расстояние d между электродами задавали толщиной прокладок.

Длина волны падающего света соответствовала максимуму спектра отражения ячейки без поля. Для того, чтобы исключить влияние на изучаемое явление химических реакций на электродах подавали напряжение большее 2 В (5-250 В, с шагом 5 В). Для того, чтобы исключить электроконвекцию напряженность поля в ячейке не должна превышать величину порядка 10³-10⁴ В/м, поэтому расстояние между электродами устанавливали 16 мм.

Регистрировали изменение отражательной способности ячейки с магнитной жидкостью с течением времени при включении поля. Время образования высококонцентрированного слоя определяли как время изменения интенсивности отраженного от ячейки света, соответствующее линейному участку зависимости I_f(t). Для всех жидкостей линейный участок соответствовал относительному изменению на 20 %.

В результате выявлены следующие закономерности. Зависимости I/t(U) для жидкостей всех исследованных концентраций описываются полиномом второй степени. Однако, из графиков видно, что увеличение концентрации дисперсной фазы для жидкостей малой концентрации (j = 10 ^-3 -10^-4) вблизи положительно заряженного электрода всегда происходит быстрее, чем вблизи отрицательно заряженного, а для концентраций порядка j = 10^-2- время изменения одинаковое для обоих электродов. Так же получено, что зависимость времени образования слоя от величины обратной равновесной концентрации дисперсной системы для напряжений из рассматриваемого диапазона, аппроксимируется линейной функцией для концентраций порядка 10^-5 - 10^-3. Для концентраций порядка 10^-2 - 10^-1 -полиномом 2 степени с ошибкой не более 10 %.