Структура и проводимость тонких пленок жидкого диэлектрика на поверхности твердого тела

• Автор: Иванов, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Подвижность ионов в диэлектрических жидких средах
1.2. Образование и структура двойного слоя и электрокинетические явления
1.3. Полислойная адсорбция на непористой поверхности диэлектри-

1 А. Адсорбция газов и паров пористыми твердыми телами
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ НА ХАРАКТЕР ДЕБАЕВСКОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ В КАПИЛЛЯРНЫХ СИСТЕМАХ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ СТЕНКАМИ ВБЛИЗИ ТОЧКИ НУЛЕВОГО ЗАРЯДА
2.1. Расчет распределения потенциала точечного заряда в растворе
2.2. Релаксационная поправка к подвижности :
2.3. Электрофоретическая поправка к подвижности
2.4. Сопротивление плоского капилляра при протекании тока в направлении параллельном стенкам
ГЛАЗА 3. ВЛИЯНИЕ НЕОДНОРОДНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАРЯДА ПОВЕРХНОСТИ НА ХАРАКТЕР ПРОТЕКАНИЯ ЖИДКОСТИ В ПЛОСКОМ КАПИЛЛЯРЕ
3.1. Система уравнений движения электролита в плоском капилляре с периодическим распределением поверхностного заряда
3.2. Расчет тока течения в капилляре со слабо заряженной поверхностью. Коэффициент преобразования потоку
3.3. Случай большого поверхностного заряда

ГЛАВА 4. ПОЛИМОЛЕКУЛЯРНАЯ АДСОРБЦИЯ НА ПЛОСКОЙ ОДНОРОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДИЭЛЕКТРИКА С УЧЕТОМ ОБРАЗОВАНИЯ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ
4.1. Термодинамический потенциал системы адсорбированный газ -заряды двойного слоя, используемый в предположении непрерывной среды
4.2. Расчет величины адсорбции и оценка проводимости адсорбированной пленки
4.3. Система уравнений, описывающая адсорбцию в приближении молекулярного ПОЛЯ
4.4. Вычисление анергии межмолекулярного и межионного взаимодействий в «решеточном растворе»
4.5. Построение изотермы адсорбции
ГЛАВА 5. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ПРИ АДСОРБЦИИ ПАРОВ ВОДЫ ИОНООБМЕННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
5.1. Термодинамические соотношения для равновесной системы полимерная матрица - однокомпонентный раствор
5.2. Критерии возникновения фазового перехода
5.3. Протекание тока через ионообменную мембрану, находящуюся в равновесии с водяным паром
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Настоящая диссертация посвящена исследованию влияния даль-недействующих поверхностных сил на равновесные и кинетические свойства приповерхностных слоев границы раздела жидкость - твердое тело.
Известно, что в сопряженных фазах частицы вещества в приповерхностном слое находятся в особом энергетическом и структурном состоянии. При этом в приграничных областях наблюдаются резкие скачки концентрации компонентов (адсорбция), формируются области нескомпенси-рованного электрического заряда (двойной электрический слой), происходит перенос заряда через границу раздела (электродные реакции) и т.д. Именно процессы, протекающие на границе раздела фаз, лежат з основе физических принципов работы широкого класса приборов молекулярной электроники. В частности, явления возникновения потенциала и тока те- чемия в тонких капиллярах, заполненных диэлектрической жидкостью, используются в электрокинетичесшх преобразователях параметров движения и волновых полей. Тогда как свойства межфазной границы полимерный ионообменник - газ положены в основу разработки чувствительных элементов молекулярно-электронных датчиков влажности воздуха и приборов по контролю за содержанием газовых компонентов в окружающей среде.
В то же время, решение задачи оптимизации параметров, таких преобразователей, компенсация температурной зависимости их выходных характеристик, ответственных за преобразование внешнего воздействия в электрический сигнал, настойчиво требуют выхода за рамки традиционного термодинамического подхода к описанию поверхности как двумерной структуры, принятого начиная с классических работ Дж.Гиббса. С одной стороны, это обусловлено ограниченностью термодинамики, не отражающей роли микроскопических характеристик поверхности, таких как молоку-
жение с определением подвижности иона (v <циЕ), находим электрофоретическую поправку к подвижности:
,, _ JL.. *. Jc-a«*l -JL , 1
1 6щ 4щ [ _2Kfi ' 4кгкг ' 8к3й3 J 4кh 8к3й3
Г" . I— н
1 1 1 I
+e-)(

j '2k(hL + й) 4k'-(лб + И)г Sk ' {riL + h'y' j 4k(fiL + h) Г i i i
8к3(«Л i hy ' [ 2к(я£ — А) 4к2(и/"' А)2 8кл(н А)3 | 4к(пЬ--к)

А <-> -“2КИ£

п..З/ г # 3 örv (л£ — я)

+ j + т-“7 т " з_згз (Г. I*-* V

II /*> '>'!'=
_2кnL 4к в £ 8kVL'J 2кя£
Отметим; что как и в случае релаксационной поправки первое слагаемое соответствует объемному значению форетаческой поправки (1.5), а второе в фигурных скобках отражает вклад поверхности.
Изменения подвижности иона, связанные с влиянием поверхности как. в случае релаксационной, так и в случае электрофоретической поправок имеют один порядок малости. С заданной точностью подвижность иона можно получить, комбинируя выражения (2.12) и (2.21). Ка рисунке 2.1 приведены зависимости эффективного коэффициента диффузии
2DJJ_
р~ ——-; D+ = ?и±) ОТ координаты Zo при различных значениях толщи-
&+ “г U
ны капилляра для водного раствора КС! с концентрацией ЗхЮ181/см3. Коэффициент диффузии для бесконечно разбавленного раствора Dm
-1.93x10“5 см2/с; коэффициент диффузии для раствора с заданной концек
грацией, рассчитанный по формулам из [5], то есть с учетом только объемных поправок, £>°-1.98х1(Г3 см2/с.
Из формул (2.12) и (2.21) следует, что вблизи поверхности при кй«1 выражение для подвижности с точностью до членов первого порядка по кА имеет вид: