Влияние слабой неоднородности объёмного заряда в поровом пространстве наносуспензий на электроакустический эффект

Abstract

Работа посвящена расширению области параметров, для которых возможно аналитическое описание электроакустического эффекта в концентрированных суспензиях наноразмерных частиц. Для таких суспензий размер частиц и расстояние между их поверхностями оказываются соизмеримыми или даже малыми по сравнению с толщиной двойного электрического слоя (ДЭС), что делает неприменимым широко используемое приближение малой толщины ДЭС. Работа является обобщением статьи [1], в которой получено выражение для вибрационного тока в предельном случае сильного перекрытия ДЭС соседних частиц (квазигомогенное приближение). Мы вычислили поправку к вибрационному току в первом приближении по малому параметру, равному отношению расстояния между поверхностями соседних частиц к толщине ДЭС. Это позволило описать влияние неоднородности объёмного заряда в поровом пространстве суспензий на электроакустический эффект и определить границы применимости квазигомогенного приближения.

Робота стосується розширення области параметрів, для яких є можливим аналітичний розгляд електроакустичного ефекту в концентрованих суспензіях нанорозмірних частинок. Для таких суспензій розмір частинок та віддаль між їхніми поверхнями є одного порядку малости або навіть малі у порівнянні з товщиною подвійного електричного шару (ПЕШ), що робить непридатним наближення малої товщини ПЕШ, яке широко використовується. Робота є узагальненням статті [1], в котрій було знайдено вираз для кольоїдного вібраційного струму в граничнім випадку сильного перекриття ПЕШ сусідніх частинок (квазигомогенне наближення). Ми вирахували поправку до вібраційного струму у першім наближенні за малим параметром, що дорівнює відношенню віддалі між поверхнями сусідніх частинок до товщини ПЕШ. Це дозволило описати вплив неоднорідности об’ємного заряду в поровім просторі суспензій на електроакустичний ефект та визначити межі застосування квазигомогенного наближення.

This paper is concerned with the widening of the field of parameters, for which the analytical description of electroacoustic phenomena in concentrated nanosuspensions is possible. In such suspensions, particle sizes and interparticle distances are comparable or even smaller than the thickness of double electrical layer (DEL), and hence extensively used approximation of thin DEL is not applicable. This paper is an extension of our previous paper [1] where the expression for colloid vibration current was obtained within the approximation of strong overlap of DELs of neighbouring particles (quasihomogeneous approximation). We obtain the correction to colloid vibration current within the linear approximation by small parameter, which is equal to the ratio of interparticle distance for neighbouring particles to the thickness of DEL. This enables us to describe an influence of bulk charge heterogeneity in suspension porous space on electroacoustic phenomena and to estimate the ranges of the applicability of quasi-homogeneous approximation.