Динамика электромиграции диэлектрических микрочастиц в нематических жидких кристаллах

• Автор: Рыжкова, Анна Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Оглавление

Введение

1 Управление движением микрочастиц в конденсированных

средах. Обзор литературы

1.1 Мезофазные материалы и их классификация

1.1.1 Нематические жидкие кристаллы

1.1.2 Химическое строение жидких кристаллов

1.1.3 Физические свойства жидких кристаллов

1.1.3.1 Параметр порядка

1.1.3.2 Упругие свойства

1.1.3.3 Реологические свойства
1.1.3.4 Диэлектрические свойства
1.1.3.5 Электропроводность
1.1.3.6 Оптические свойства
1.1.3.7 Способы ориентации ЖК
1.2 Способы управления движением коллоидов в
конденсированных средах
1.2.1 Электрокинетические явления в конденсированных
средах
1.2.1.1 Электрофорез
1.2.1.1.1 Электроосмос
1.2.1.2 Нелинейные электрокинетические явления
1.2.1.2.1 Нелинейный электрофорез
1.2.1.2.2 Диэлектрофорез
1.2.1.3 Электрокинетические явления в жидких
кристаллах

1.2.2 Оптический захват микрочастиц в конденсированных 52 средах
1.2.2.1 Оптический захват микрочастиц в жидких
кристаллах
Основные выводы к главе № 1
2 Экспериментальная часть
2.1. Материалы и их свойства
2.2 Технология изготовления нематических
жидкокристаллических ячеек
2.3 Экспериментальные установки
2.3.1 Экспериментальная установка по измерению
электрооптических свойств НЖК
2.3.2 Экспериментальная установка по исследованию
динамики движения микрочастиц
2.3.3 Экспериментальная установка по исследованию
оптического захвата микрочастиц
Основные результаты главы № 2
3 Динамика движения диэлектрических микрочастиц в
нематическом жидком кристалле
3.1 Динамика движения микрочастиц в зазоре между электродами
3.2 Компьютерное моделирование пространственного
распределения электрического поля и поля директора в НЖК
3.3 Анализ результатов компьютерного моделирования
3.4 Электрофоретический механизм
3.5 Оценка диэлектрофоретической силы
3.6 Оценка силы упругого захвата
3.7 Схема электрокинетических сил, действующих на

микрочастицу вблизи электрода
3.8 Влияние размера частиц на динамику движения в НЖК
3.9 Оптический захват микрочастиц в присутствии
знакопеременного электрического поля
3.10 Оценка значений электрофоретической,
диэлектрофоретической сил с помощью метода оптического захвата
Основные результаты главы № 3
4 Особенности электрофоретического движения диэлектрических 108 микрочастиц
4.1 Нелинейное электрофоретическое движение микрочастиц в

4.2 Влияние формы сигнала электрического поля на динамику
движения микрочастиц
4.3 Влияние ориентации НЖК на динамику движения микрочастиц
4.4 Температурная зависимость нелинейной электрофоретической
подвижности
4.5 Оценка значения амплитуды порогового напряжения для
электрофоретического движения частицы
4.6 Оценка времени задержки при электрофоретическом движении
частицы
Основные результаты главы № 4
Заключение
Приложение
Благодарности
Литература
Список публикаций
1.2.1.1 Электрофорез
Под действием приложенного электрического поля заряженная частица движется к электроду с противоположным знаком. Это движение возникает благодаря кулоновскому взаимодействию зарядов ДЭС и электрического поля.
Электрофоретическая сила, действующая на микрочастицу с зарядом ц, под действием поля с напряженностью Е определяется выражением: Еш,н=яЕ. Если число Рейнольдса исследуемых частиц много меньше единицы (Яе «: 1), то инерционным членом в уравнении движения частицы можно пренебречь. Из уравнения баланса силы Стокса и Кулона следует, что электрофоретическая скорость частицы пропорциональна напряженности электрического поля. Коэффициент пропорциональности называется электрофоретической подвижностью р. Электрофоретическая подвижность пропорциональна величине поверхностного заряда и обратно пропорциональна размеру частицы
где V - электрофоретическая скорость, Е- напряженность электрического поля, =6тп-|г фактор Стокса для сферической частицы, ц - вязкость окружающей среды, г — радиус объекта.
Для случая толстого диффузионного слоя (1ЕПЬ »г) частица может рассматриваться как заряженная точка в постоянном электрическом поле, тогда электрофоретическая скорость определяется с помощью уравнения Гюккеля
где ет - диэлектрическая проницаемость среды, др — дзета-потенциал частицы, который является единицей измерения поверхностного заряда микрочастицы.
[35]:
(1.16)
(1.17)