Rigorously solvable model for the electrical conductivity of dispersions of hard-core–penetrable-shell particles and its applications

Sushko, M. Ya.; Semenov, A. K.

doi:10.1103/physreve.100.052601

Cited by 5 publications

(12 citation statements)

References 83 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Viewing a suspension as a system of hard-core-penetrable-shell particles [26], generalizing this model to the case of inhomogeneous shells [27,28], and using the compact-group approach [29,30] for electrodynamic homogenization, we can integrate these factors and their effects into a single model to derive and analyze rigorous integral relations for σ eff of suspensions with different conductive properties of the stagnant layer.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of the electrical double layer on the electrical conductivity of suspensions

Sushko¹,

Balika²

2022

Phys. Scr.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

We study the role of the electrical double layer (EDL) in the formation of the quasistatic electrical conductivity of suspensions of nanosized particles. A suspension is viewed as a system of hard-core--penetrable-shell particles. The shells are electrically inhomogeneous, with a radially symmetrical conductivity profile. It is assumed that the real microstructure of the suspension can be reflected in terms of this profile and also the rule of dominance for overlapping regions that the local conductivity in the system is determined by the nearest particle. Using our earlier rigorous results for systems with this morphology, we derive general integral relations for the desired conductivity which incorporate the effect of the EDL and make it possible to look into the contributions from its different parts and parameters. Specific features, internal consistency, and flexibility of the model are demonstrated by further elaborating it to describe experimental data for latex suspensions in aqueous electrolyte solutions with high ionic strength.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of the electrical double layer on the electrical conductivity of suspensions

Sushko¹,

Balika²

2022

Phys. Scr.

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Теорія базується на результатах, отриманих методом компактних груп [19][20][21] для систем частинок тверде ядро-проникна оболонка [16,17] У рамках методу компактних груп суспензія розглядається як сукупність макроскопічних областей (компактних груп) з лінійними розмірами, набагато меншими за довжину хвилі зовнішнього поля в системі. З одного боку, такі групи мають симетрію та макроскопічні властивості всієї системи.…”

unclassified

Determination of -potential of nanofluids based on electrolyte solutions from the measurements by the methods of electrical spectroscopy and laser correlation spectroscopy

Balika¹

2022

ФАС

View full text Add to dashboard Cite

The work discusses the problem of measurement of the -potential for electrolyte-based suspensions of nanoparticle. A theory is presented for the effect of the diffuse electric double layer, including the interphase (stagnant) layer, on the effective conductivity of such suspensions. The theory is based on the method of compact groups of inhomogeneities applied to a model system of hard-core–penetrable-shell particles embedded together with the base liquid in a uniform host of the conductivity . The cores represent the particles. The shells are electrically inhomogeneous in the radial direction, their conductivity profile being a continuous function σ2(r). The overlapping components obey the rule of dominance, according to which the local conductivity value is determined by the distance from the point to the center of to the nearest particle. This model is possible to analyze rigorously in the static limit. The desired conductivity is found from the integral relation which allows us to express the electrical conductivity in the terms of the -potential, thickness of the stagnant layer, matrix molarity, etc. The theory reveals the existence of different scenarios of behavior of the conductivity depending on the geometrical and electrical parameters of the stagnant layer. It is shown that the functional dependence between the thickness and -potential can be obtained from the rate of change of the conductivity with concentration for diluted suspensions; this rate can be measured experimentally. It is pointed out that the hydrodynamic radius of a nanoparticle can be obtained from the Smoluchowski-Einstein diffusion coefficient, which can be measured by the method of laser correlation spectroscopy. We give all necessary estimates and relations to demonstrate the opportunity of measuring the -potential by analyzing together the results obtained by the indicated methods. Namely, in order to find the-potential, it is necessary to simultaneously do a series of independent measurements: find the slope of the conductivity and estimate the thickness of the stagnant layer.

show abstract

“…1). Розгляд ведеться в рамках добре протестованої теорії [10,11] на прикладі профілю провідності оболонок виду: систем частинок Ag з проникними оксидними оболонками, диспергованих в матрицю KCl.…”

unclassified

“…Вихідні теоретичні результати. Теорія [10,11] побудована на базі методу компактних груп неоднорідностей (МКГ) [12,13], який дозволяє врахувати багаточастинкові внески, уникаючи модельної деталізації для їх розрахунку. Розглядаються такі частоти тестуючого поля ω , що внесками діелектричних втрат можна знехтувати.…”

unclassified

“…Розглядаються такі частоти тестуючого поля ω , що внесками діелектричних втрат можна знехтувати. Тоді відносні комплексні діелектричні проникності компонентів та системи мають структуру 0 / i e ε = ε + σ ω , [11,12]. Значення f ε знаходиться з граничних умов для нормальних компонент полів на межі розділу М та гомогенізованого середовища та дорівнює ˆe ff ε [11].…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

Effect of inhomogeneity of the interphase layer on the conductivity percolation behavior of insulator/conductor dispersions

Semenov¹

2020

ФАС

View full text Add to dashboard Cite

Вплив неоднорідності міжфазного шару на перколяційну поведінку провідності дисперсних систем типу ізолятор-провідник В даній роботі аналізується вплив неоднорідності профілю електричної провідності міжфазного шару на поведінку електричної провідності систем типу ізоляторпровідник в околі точки перколяції на прикладі експоненціально-спадних (з різними степенями відстані від поверхні частинки до заданої точки в показнику експоненти) профілів. Аналіз проводиться в рамках розвинутої теорії ефективного електричного відгуку невпорядкованих багатофазних систем частинок з морфологією тверде ядропроникна оболонка, побудованої в рамках методу компактних груп неоднорідностей. Зокрема, аналізуються положення порогу перколяції та ефективні критичні індекси провідності. Також теорія застосовується до обробки експериментальних даних з концентраційної залежності провідності системи KCl-Ag.

show abstract

Rigorously solvable model for the electrical conductivity of dispersions of hard-core–penetrable-shell particles and its applications

Cited by 5 publications

References 83 publications

Effect of the electrical double layer on the electrical conductivity of suspensions

Effect of the electrical double layer on the electrical conductivity of suspensions

Determination of -potential of nanofluids based on electrolyte solutions from the measurements by the methods of electrical spectroscopy and laser correlation spectroscopy

Effect of inhomogeneity of the interphase layer on the conductivity percolation behavior of insulator/conductor dispersions

Contact Info

Product

Resources

About