线性—非线性交流电渗流的临界参数研究

【作者】 赵伟；

【机构】 省部共建西部能源光子技术国家重点实验室西北大学光子学与光子技术研究所；

【摘要】 电渗流（electroosmotic flow,EOF）现象是一种重要的界面物理现象,广泛存在于微纳流控和电化学分析系统。在交流电场下,电渗流的速度场会产生振荡。随着外电场强度的增大,逐渐在电极表面产生浓差极化及相应的非线性电场,进而导致电渗流的速度波动由线性响应向非线性响应转捩。对交流电渗流的研究在高压电化学分析、微纳流控、超级电容器和锂电池等领域的研究和应用有重要意义。然而,由于流场测速技术限制,到目前为止还没有对非线性振荡电渗流的流场和速度波动情况的详细的实验研究。本研究中,我们使用了具有高时空分辨率的激光诱发荧光漂白测速技术（LIFPA）来研究远离电极的微通道底面处绝缘壁面电双层中振荡电渗流的速度变化情况（ArXiv:2205.04098）。（1）首先,以速度功率谱上电场频率（f_f）的二阶谐波处出现峰值作为线性—非线性振荡电渗流转捩的临界电场(E_A,C)条件;（2）该研究支持了之前的初步研究成果,即电场频率和对流速度（U）是线性—非线性转捩过程的控制参数,且临界电场E_A,C～f_f^0.48-0.027U。当对流速度趋近于0时,E_A,C～f_f^0.48,这与Olesen等人的理论预测近似一致;（3）振荡电渗流的速度场可以通过具有外力项的1D无粘广义Burgers方程来描述,而线性—非线性振荡电渗流的临界曲线可以表示为Z_nl,c～Z_l^0.88,这里Z_l和Z_nl,C分别代表该Burgers方程的线性项系数和临界非线性项系数。更多还原