इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक्स
इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक्स (ईएचडी), जिसे इलेक्ट्रो-द्रव-गतिकी (ईएफडी) या इलेक्ट्रोकाइनेटिक्स के रूप में भी जाना जाता है, विद्युत आवेशित तरल पदार्थों की गतिशीलता (यांत्रिकी) का अध्ययन है।[1] यह आयनित कणों या अणुओं की गतियों और विद्युत क्षेत्रों और आसपास के द्रव के साथ उनकी बातचीत का अध्ययन है। इस शब्द को बल्कि विस्तृत इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव हाइड्रोडायनामिक्स का पर्याय माना जा सकता है। ईएसएचडी में निम्न प्रकार के कण और द्रव परिवहन तंत्र शामिल हैं: वैद्युतकणसंचलन, इलेक्ट्रोकाइनेसिस, डाइइलेक्ट्रोफोरेसिस, विद्युत असमस और इलेक्ट्रोरोटेशन। सामान्य तौर पर, घटनाएं विद्युत ऊर्जा के गतिशील ऊर्जा में सीधे रूपांतरण से संबंधित होती हैं, और इसके विपरीत ।
पहले उदाहरण में, आकार वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक फ़ील्ड (ईएसएफ) ढांकता हुआ मीडिया में हाइड्रोस्टैटिक दबाव (एचएसपी, या गति) बनाते हैं। जब ऐसे मीडिया तरल होते हैं, तो एक द्रव गतिकी उत्पन्न होती है। यदि ढांकता हुआ निर्वात या ठोस है, तो कोई प्रवाह उत्पन्न नहीं होता है। इस तरह के प्रवाह को इलेक्ट्रोड के खिलाफ निर्देशित किया जा सकता है, आम तौर पर इलेक्ट्रोड को स्थानांतरित करने के लिए। ऐसे मामले में, चलती हुई संरचना विद्युत मोटर के रूप में कार्य करती है। ईएचडी के हित के व्यावहारिक क्षेत्र सामान्य एयर आयनाइज़र, इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक थ्रस्टर्स और ईएचडी कूलिंग सिस्टम हैं।
दूसरे उदाहरण में, बातचीत होती है। एक आकार के इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के भीतर माध्यम का एक संचालित प्रवाह सिस्टम में ऊर्जा जोड़ता है जिसे इलेक्ट्रोड द्वारा संभावित अंतर के रूप में लिया जाता है। ऐसे मामले में, संरचना विद्युत जनरेटर के रूप में कार्य करती है।
इलेक्ट्रोकिनेसिस
इलेक्ट्रोकिनेसिस एक कण या द्रव परिवहन है जो एक विद्युत क्षेत्र द्वारा उत्पन्न होता है जो एक शुद्ध मोबाइल चार्ज वाले द्रव पर कार्य करता है। (विवरण के लिए -किनेसिस देखें और -किनेसिस प्रत्यय का और उपयोग करें।) इलेक्ट्रोकिनेसिस पहली बार फर्डिनेंड फ्रेडरिक रीस द्वारा 1808 के दौरान मिट्टी के कणों के वैद्युतकणसंचलन में देखा गया था। [2] प्रभाव को 1920 के दशक में थॉमस टाउनसेंड ब्राउन द्वारा भी देखा और प्रचारित किया गया था, जिसे उन्होंने बीफेल्ड-ब्राउन प्रभाव कहा था, हालांकि ऐसा लगता है कि उन्होंने इसे गुरुत्वाकर्षण पर कार्य करने वाले विद्युत क्षेत्र के रूप में गलत बताया है।[3] ऐसे तंत्र में प्रवाह दर विद्युत क्षेत्र में रैखिक होती है। microfluidics में इलेक्ट्रोकिनेसिस का काफी व्यावहारिक महत्व है,[4][5][6] क्योंकि यह केवल विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करके माइक्रोसिस्टम्स में तरल पदार्थ को हेरफेर करने और संप्रेषित करने का एक तरीका प्रदान करता है, जिसमें कोई हिलता हुआ भाग नहीं होता है।
द्रव पर कार्य करने वाला बल समीकरण द्वारा दिया जाता है
यदि इलेक्ट्रोड एक दूसरे से अपनी दूरी तय रखते हुए द्रव के भीतर जाने के लिए स्वतंत्र हैं, तो ऐसा बल वास्तव में तरल के संबंध में इलेक्ट्रोड को प्रेरित करेगा।
जीव विज्ञान में इलेक्ट्रोकाइनेसिस भी देखा गया है, जहां यह पाया गया कि न्यूरॉन्स की झिल्लियों में गति को उत्तेजित करके उन्हें शारीरिक क्षति पहुंचाई जाती है।[7][8] इसकी चर्चा आर.जे. एलुल के फिक्स्ड चार्ज इन सेल मेम्ब्रेन (1967) में की गई है।
जल इलेक्ट्रोकैनेटिक्स
अक्टूबर 2003 में, अल्बर्टा विश्वविद्यालय के डॉ. डेनियल क्वोक, डॉ. लैरी कोस्टियुक और दो स्नातक छात्रों ने सामान्य नल के पानी जैसे तरल के प्राकृतिक इलेक्ट्रोकाइनेटिक गुणों का दोहन करके तरल पदार्थ को पंप करके हाइड्रोडायनामिक से विद्युत ऊर्जा रूपांतरण की एक विधि पर चर्चा की। छोटे सूक्ष्म चैनल एक दबाव अंतर के साथ।[9] यह तकनीक किसी दिन मोबाइल फोन या कैलकुलेटर जैसे उपकरणों के लिए एक व्यावहारिक और स्वच्छ ऊर्जा भंडारण उपकरण प्रदान कर सकती है, जो आज की बैटरी की जगह लेती है, जिसे केवल उच्च दबाव में पानी पंप करके चार्ज किया जा सकता है। सूक्ष्म चैनलों पर तरल पदार्थ के प्रवाह के लिए मांग पर दबाव जारी किया जाएगा। जब पानी यात्रा करता है, या किसी सतह पर प्रवाहित होता है, तो जिन आयनों से पानी बनाया जाता है, वे ठोस के खिलाफ रगड़ते हैं, जिससे सतह थोड़ी चार्ज हो जाती है। गतिमान आयनों से गतिज ऊर्जा इस प्रकार विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाएगी। यद्यपि एक चैनल से उत्पन्न बिजली बहुत कम होती है, लेकिन बिजली उत्पादन बढ़ाने के लिए लाखों समानांतर सूक्ष्म-चैनलों का उपयोग किया जा सकता है। यह स्ट्रीमिंग क्षमता, जल-प्रवाह की घटना की खोज 1859 में जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज हरमन Quincke ने की थी।[citation needed][5][6][10]
इलेक्ट्रोकाइनेटिक अस्थिरता
microfluidic और नैनोफ्लूडिक उपकरणों में द्रव प्रवाह अक्सर स्थिर होता है और चिपचिपी ताकतों द्वारा दृढ़ता से भीग जाता है (रेनॉल्ड्स नंबर ऑफ ऑर्डर यूनिटी या छोटे के साथ)। हालांकि, लागू विद्युत क्षेत्रों की उपस्थिति में विषम आयनिक चालकता क्षेत्र, कुछ शर्तों के तहत, इलेक्ट्रोकाइनेटिक अस्थिरता (ईकेआई) के कारण एक अस्थिर प्रवाह क्षेत्र उत्पन्न कर सकते हैं। चालकता प्रवणता ऑन-चिप इलेक्ट्रोकाइनेटिक प्रक्रियाओं में प्रचलित हैं जैसे कि प्रीकॉन्सेंट्रेशन मेथड्स (जैसे फील्ड एम्प्लीफाइड सैंपल स्टैकिंग और आइसोइलेक्ट्रिक फोकसिंग), बहुआयामी एसेज़ और खराब निर्दिष्ट नमूना रसायन वाले सिस्टम। इलेक्ट्रोकाइनेटिक अस्थिरता की गतिशीलता और आवधिक आकृति विज्ञान रेले-टेलर अस्थिरता वाली अन्य प्रणालियों के समान हैं। रेले-टेलर अस्थिरता। नीचे की तरफ सजातीय आयनों के इंजेक्शन के साथ एक समतल समतल ज्यामिति का विशेष मामला रेले-बेनार्ड संवहन के समान एक गणितीय फ्रेम की ओर जाता है।
EKI का तेजी से मिश्रण (भौतिकी) के लिए लाभ उठाया जा सकता है या नमूना इंजेक्शन, पृथक्करण और स्टैकिंग में अवांछनीय फैलाव पैदा कर सकता है। ये अस्थिरताएं विद्युत क्षेत्रों और आयनिक चालकता प्रवणताओं के युग्मन के कारण होती हैं जिसके परिणामस्वरूप विद्युत शरीर बल होता है। इस युग्मन के परिणामस्वरूप दोहरी परत (इंटरफेसियल) #विद्युत दोहरी परतों के बाहर थोक तरल में एक विद्युत शरीर बल उत्पन्न होता है, जो लौकिक, संवहन और पूर्ण प्रवाह अस्थिरता उत्पन्न कर सकता है। चालकता ग्रेडियेंट के साथ इलेक्ट्रोकाइनेटिक प्रवाह अस्थिर हो जाता है जब इलेक्ट्रोविस्कस प्रभाव खींचने और चालकता इंटरफेस के फोल्डिंग आणविक प्रसार के विघटनकारी प्रभाव से तेज़ी से बढ़ता है।
चूंकि इन प्रवाहों की विशेषता कम वेग और छोटी लंबाई के पैमाने हैं, रेनॉल्ड्स संख्या 0.01 से नीचे है और प्रवाह 'लैमिनार' है। इन प्रवाहों में अस्थिरता की शुरुआत को विद्युत रेले संख्या के रूप में सबसे अच्छा वर्णित किया गया है।
विविध
पाइरो-ईएचडी द्वारा नैनोस्केल पर तरल पदार्थ मुद्रित किए जा सकते हैं।[11]
यह भी देखें
- मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक ड्राइव
- मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स
- इलेक्ट्रोस्प्रे
- इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटनाएं
- ऑप्टोइलेक्ट्रोफ्लुइडिक्स
- Electrostatic precipitator
संदर्भ
- ↑ Castellanos, A. (1998). इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक्स.
- ↑ Wall, Staffan. "The history of electrokinetic phenomena." Current Opinion in Colloid & Interface Science 15.3 (2010): 119-124.
- ↑ Thompson, Clive (August 2003). "The Antigravity Underground". Wired Magazine.
- ↑ Chang, H.C.; Yeo, L. (2009). इलेक्ट्रोकाइनेटिक रूप से संचालित माइक्रोफ्लुइडिक्स और नैनोफ्लुइडिक्स. Cambridge University Press.
- ↑ 5.0 5.1 Kirby, B.J. (2010). Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-11903-0.
- ↑ 6.0 6.1 Bruus, H. (2007). सैद्धांतिक माइक्रोफ्लुइडिक्स. Oxford University Press.
- ↑ Patterson, Michael; Kesner, Raymond (1981). Electrical Stimulation Research Techniques. Academic Press. ISBN 0-12-547440-7.
- ↑ Elul, R.J. (1967). Fixed charge in the cell membrane. PMID 6040152.
- ↑ Yang, Jun; Lu, Fuzhi; Kostiuk, Larry W.; Kwok, Daniel Y. (1 January 2003). "इलेक्ट्रोकाइनेटिक और माइक्रोफ्लुइडिक घटना के माध्यम से इलेक्ट्रोकाइनेटिक माइक्रोचैनल बैटरी". Journal of Micromechanics and Microengineering (in English). 13 (6): 963–970. Bibcode:2003JMiMi..13..963Y. doi:10.1088/0960-1317/13/6/320. S2CID 250922353.
- ↑ Levich, V.I. (1962). भौतिक-रासायनिक हाइड्रोडायनामिक्स.
- ↑ Ferraro, P.; Coppola, S.; Grilli, S.; Paturzo, M.; Vespini, V. (2010). "Dispensing nano–pico droplets and liquid patterning by pyroelectrodynamic shooting". Nature Nanotechnology. 5 (6): 429–435. Bibcode:2010NatNa...5..429F. doi:10.1038/nnano.2010.82. PMID 20453855.
