Численное исследование вольт-амперных характеристик слабопроводящей жидкости между протяженными параллельными электродами
Российский научный фонд и бюджет Пермского края, 24-29-20277
Петухов М.И.1, Демин В.А.1
1Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Email: geniusmaxp@yandex.ru, demin@psu.ru
Поступила в редакцию: 30 января 2025 г.
В окончательной редакции: 22 апреля 2025 г.
Принята к печати: 13 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 21 октября 2025 г.
Представлены результаты решения задачи о прохождении постоянного электрического тока через слабопроводящую жидкость, находящуюся между двумя плоскими металлическими электродами, с учетом влияния на электромиграционные процессы пространственной неоднородности концентрации и степени диссоциации ионных пар. Поведение ионов проводимости и ионных пар описано при помощи электрокинетических уравнений. Эта система уравнений в совокупности с граничными условиями на концентрационные потоки позволяет смоделировать окислительно-восстановительный процесс на электродах, в ходе которого в объеме между электродами устанавливаются стационарные профили концентрации и электрического потенциала. Показано, что существенная нелинейность рассматриваемых процессов приводит к топологически разным вольт-амперным характеристикам, которые непрерывным образом перестраиваются друг в друга при изменении управляющих параметров задачи. С практической точки зрения данное исследование позволяет провести более глубокий анализ явлений, происходящих в ходе технологического процесса протонирования кристалла ниобата лития, погруженного в расплав бензойной кислоты. Ключевые слова: вольт-амперные характеристики, жидкий диэлектрик, численное моделирование.
- В.Г. Левич. Физико-химическая гидродинамика (Гос. изд-во Физматлит, М., 1959)
- Г.А. Остроумов. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей (Наука, М., 1979)
- Г.З. Гершуни, Е.М. Жуховицкий, А.А. Непомнящий. Устойчивость конвективных течений (Наука, М., 1989)
- В.А. Саранин. Устойчивость равновесия, зарядка, конвекция и взаимодействие жидких масс в электрических полях (Регулярная и хаотическая динамика, М., 2009)
- E.A. Demekhin, G.S. Ganchenko, A. Navarkar, S. Amiroudine. Phys. Fluids, 28, 0922003 (2016). DOI: 10.1063/1.4961976
- Г.И. Сканави. Физика диэлектриков. Область слабых полей (Гос. изд-во технико-теоретической лит-ры, М., 1949)
- А. Никурадзе. Жидкие диэлектрики (Объединенное научно-техническое изд-во НКТП СССР, М., 1936)
- И. Адамчевский. Электрическая проводимость жидких диэлектриков (Энергия, Л., 1972)
- Ю.Я. Гуревич, Ю.И. Харкац. Электрохимия, 15 (1), 94 (1979)
- Ю.И. Харкац. Электрохимия, 21 (7), 974 (1985)
- А.Н. Фрумкин, В.С. Багоцкий, З.А. Иофа, Б.Н. Кабанов. Кинетика электродных процессов (Изд-во Московского ун-та, М., 1952)
- V.V. Nikonenko, S.A. Mareev, N.D. Pis'menskaya, A.M. Uzdenova, A.V. Kovalenko, M.Kh. Urtenov, G. Pourcelly. Russ. J. Electrochem., 53 (10), 1122 (2017). DOI: 10.1134/S1023193517090099
- H.J. Plumley. Phys. Rev., 59 (2), 200 (1941). DOI: 10.1103/PhysRev.59.200
- F. Pontiga, A. Castellanos. Phys. Fluids, 6, 1684 (1994). DOI: 10.1063/1.868231
- O. Nekrasov, B. Smorodin. Microgravity Sci. Technol., 34, 75 (2022). DOI: 10.1007/s12217-022-10002-3
- В.А. Ильин, Н.И. Задорожный. Вестник Пермского ун-та. Физика, 4, 27 (2022). DOI: 10.17072/1994-3598-2022-4-27-33
- A.A. Vartanyan, V.V. Gogosov, V.A. Polyansky, G.A. Shaposhnikova. J. Electrostat., 24, 431 (1989). DOI: 10.1016/0304-3886(89)90072-7
- Ф.П. Гросу, М.К. Болога, В.В. Блощицын, Ю.К. Стишков, И.В. Кожевников. Электронная обработка материалов, 43 (5), 16 (2007)
- В.В. Блощицын, Ю.К. Стишков, А.М. Шапошников. Вестник СПб ун-та, 10 (3), 114 (2008)
- J. Schiffbauer, N.Yu. Ganchenko, G.S. Ganchenko, E.A. Demekhin. Biomicrofluidics, 12, 064107 (2018). DOI: 10.1063/1.5066195
- S. Melnikov. Membranes, 13 (1), 47 (2023). DOI: 10.3390/membranes13010047
- I. Rubinstein, E. Staude, O. Kedem. Desalination, 69 (2), 101 (1988). DOI: 10.1016/0011-9164(88)80013-4
- G. Yossifon, P. Mushenheim, Yu. Chang, H. Chang. Phys. Rev. E, 79, 046305 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevE.79.046305
- L. Hernandez-Perez, M.C. Marti-Calatayud, M.T. Montanes, V. Perez-Herranz. Membranes, 13, 363 (2023). DOI: 10.3390/membranes13030363
- А.В. Коваленко, И.В. Гудза, А.В. Письменский, Н.О. Чубырь, М.Х. Уртенов. Моделирование, оптимизация и информационные технологии, 9 (3), 1 (2021). DOI: 10.26102/2310-6018/2021.34.3.011
- A. Uzdenova. Membranes, 9, 39 (2019)
- А.И. Жакин. УФН, 173, 51 (2003). DOI: 10.3367/UFNr.0173.200301c.0051 [A.I. Zhakin. Phys. Usp., 46 (1), 45 (2003). DOI: 10.1070/PU2003v046n01ABEH001141]
- В.И. Заболоцкий, Н.В. Шельдешов, Н.П. Гнусин. Успехи химии, 57 (8), 1403 (1988). [V.I. Zabolotskii, N.V. Shel'deshov, N.P. Gnusin. Russ. Chem. Rev., 57 (8), 801 (1988). DOI: https://doi.org/10.1070/RC1988v057n08ABEH003389]
- J.L. Jackel, C.E. Rice, J.J. Veselka. Appl. Phys. Lett., 41, 607 (1982). DOI: 10.1063/1.93615
- S.T. Vohra, A.R. Mickelson, S.E. Asher. J. Appl. Phys., 66, 1561 (1989). DOI: 10.1063/1.343751
- V.A. Demin, M.I. Petukhov, R.S. Ponomarev, M. Kuneva. Langmuir, 39 (31), 10855 (2023). DOI: 10.1021/acs.langmuir.3c00957
- V.A. Demin, M.I. Petukhov. Microgravity Sci. Tech., 36, Art. N 33 (2024). DOI: 10.1007/s12217-024-10113-z
- V.A. Demin, M.I. Petukhov. J. Siberian Federal University. Mathematics Phys., 18 (1), 100 (2025)
- S.S. Mushinsky, A.M. Minkin, I.V. Petukhov, V.I. Kichigin, D.I. Shevtsov, L.N. Malinina, A.B. Volyntsev, M.M. Neradovskiy, V.Ya. Shur. Ferroelectrics, 476 (1), 84 (2015). DOI: 10.1080/00150193.2015.998530
- К.М. Мамбетова. Автореф. канд. дисс. (Томск, Томский гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2012)
- В.И. Кичигин, И.В. Петухов, А.Р. Корнилицын, С.С. Мушинский. Конденсированные среды и межфазные границы, 24 (3), 315 (2022). DOI: 10.17308/kcmf.2022.24/9853
- L. Onsager. J. Chem. Phys., 2, 599 (1934). DOI: 10.1063/1.1749541
- V.A. Demin, M.I. Petukhov, R.S. Ponomarev. Surface Eng. Appl. Electrochem., 59 (3), 321 (2023). DOI: 10.3103/S1068375523030055