|
عنوان
|
مدل سازی اثر اندازه یونی بر روی پتانسیل جریانی در نانوکانال های نرم
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه
|
|
کلیدواژه‌ها
|
پتانسیل جریانی، نانوکانال نرم، اندازه یونی، تبدیل انرژی الکتریکی-شیمیایی-مکانیکی
|
|
چکیده
|
در سال های اخیر استفاده از نانوکانال های نرم برای بهبود پدیده های الکتروسینتیکی از جمله پتانسیل جریانی محور مطالعات گسترده ای بوده است. در مدل سازی های صورت گرفته، یون ها و ذرات باردار به صورت بار مؤثر نقطه ای فرض شده اند. در این پژوهش برای اولین بار مدل سازی پتانسیل جریانی درون نانوکانال نرم با در نظر گرفتن اندازه یون ها انجام شده است. بدین منظور از رابطه پواسون-بیکرمن برای تعیین توزیع یون ها درون نانوکانال نرم استفاده شد و تأثیر اندازه مؤثر یون ها با فاکتور فضایی در روابط بیان گردید. روابط حاصل برای جریان محلول الکترولیت متقارن در نانوکانال شیاری با دیواره پوشیده شده از لایه پلی الکترولیت، که به عنوان نانوکانال نرم شناخته می شود، به صورت عددی و نیمه-تحلیلی حل شدند. طبق نتایج حاصل شده، با افزایش دانسیته عددی بارهای ثابت درون لایه پلی الکترولیت، که موجب افزایش پتانسیل الکتریکی در عرض نانوکانال می شود، خطای ناشی از در نظر نگرفتن اندازه یون ها، که در این حالت فاکتور فضایی صفر در نظر گرفته می شود، افزایش می یابد. این خطا به دلیل تراکم زیاد یون ها در مجاورت دیواره نانوکانال ایجاد می شود که گاهی باعث کاهش فاصله یون ها به مقداری کم تر از شعاع یونی می شود، هرچند که این موضوع عملاً غیر ممکن است. با در نظر گرفتن اندازه یون ها از چنین تراکمی جلوگیری می شود. ضمناً با افزایش اندازه یون ها عرض بیشتری از نانوکانال تحت تأثیر پتانسیل الکتریکی قرار می گیرد. همچنین مشاهده شد برای مقادیر متوسط دانسیته عددی بارهای ثابت درون لایه نرم، با افزایش اندازه یون ها، پتانسیل جریانی افزایش می یابد. چنین افزایشی در پتانسیل جریانی، موجب افزایش 40 درصدی کارایی تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی در سامانه می شود.
|
|
پژوهشگران
|
آرمان صادقی (استاد راهنما)، سید نظام الدین اشرفی زاده (استاد راهنما)، آرین کورانلو (دانشجو)
|