
【机】 electrokinetic phenomena
【电】 electrodynamic
phenomenon; appearance
【化】 phenomenon
【医】 phenomenon
【经】 phenomenon
电动现象(Electrokinetic Phenomena)是指物质在电场作用下产生的电荷迁移与界面运动耦合的物理过程,是电动力学与流体力学交叉研究的核心领域。该术语在汉英词典中常对应"electrokinetic phenomena"或"electrohydrodynamic effects",具体包含以下四类典型表现:
电泳现象(Electrophoresis)
带电粒子在电场中定向移动的现象,广泛应用于生物分子分离。根据Helmholtz-Smoluchowski方程,迁移速度与zeta电势成正比: $$ u_e = frac{epsilon_r epsilon_0 zeta E}{eta} $$ 其中$epsilon_r$为介电常数,$eta$为流体粘度。
电渗现象(Electroosmosis)
多孔介质内液体在电场驱动下的整体流动,在微流控芯片设计中具有重要应用价值。清华大学微纳力学中心研究表明,纳米通道内电渗流量可达传统泵送系统的300倍。
流动电势(Streaming Potential)
液体强制通过毛细管时产生的逆向电压,该现象被美国国家标准技术研究院(NIST)用于新型压力传感器的校准。
沉降电势(Sedimentation Potential)
带电颗粒沉降过程中形成的电势差,英国皇家化学会《物理化学年鉴》记载该效应可用于矿产分选工艺优化。
现代研究表明这些现象均起源于固液界面处形成的双电层结构。中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室通过原位原子力显微镜观测,证实了纳米尺度下电动效应的非线性特征。
电动现象是固-液或液-液两相接触时,因界面电荷作用产生的一类物理现象。其核心机制是双电层结构的存在,具体表现包括以下四类:
1. 电泳
在外加电场作用下,带电胶体粒子在分散介质中定向迁移的现象。例如蛋白质分子在电场中的迁移分离。
2. 电渗
当多孔介质(如毛细管)两端施加电压时,液体相对于固体骨架发生运动。常用于土壤水分迁移研究。
3. 流动电势
液体受外力驱动流经多孔介质时,因双电层电荷分离产生的电势差。这是油品管道运输中静电防护的重要研究对象。
4. 沉降电势
带电粒子在重力作用下沉降时,因粒子与介质相对运动产生的电势差,如泥浆沉淀过程中的电荷积累现象。
研究意义
该现象揭示了胶体体系的稳定性机制,对外加电解质敏感度的研究为纳米材料制备、石油开采等领域提供理论支持。
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