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콜로이드입자 주위의 정전위 분포에 관한 근사해석과 표면전하밀도의 측정
박오옥,전명석 한국화학공학회 1992 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.30 No.2
구형 Poisson-Boltzmann식의 비선형 항을 종속변수의 함수로 적분이 가능하도록 근사시켜 정확도를 상당히 높인 Ohshima 등[8]의 섭동방식을 기초로, 비대칭형 전해질에서의 단일입자 주위의 퍼텐셜 분포와 구형 및 실린더형 입자에 대한 표면전하밀도와 표면 퍼텐셜간의 관계식을 해석하였다. 구해진 근사해로부터, 평판에서의 퍼텐셜 분포와 입자에서 충분히 떨어진 경우의 leading order에 의한 점근상수 등 그의 점근특성을 고찰하였다. 구형 및 실린더형 모델 콜로이드입자들을 각각 선정한 후, 실험변수인 입자크기와 전해질 용액의 이온농도 변화에 따른 표면전하밀도를 실험적으로 측정하였고, 도출된 관계식에 의해 표면 퍼텐셜을 산출하였다. 0.1-10 mM 범위의 이온화세기 변화에 대해 산출된 표면 퍼텐셜값은, 폴리스타이렌 라텍스입자의 경우는 약 60-230 mV, 잔탄검에서는 72-194 mV 범위를 보였는데, 이온농도가 증가할수록 그 값은 감소하였다. 콜로이드입자들간의 정전 상호에너지 계산을 위해 요구되는 단일입자계에 대한 해석의 확장과, 이온농도에 따른 표면전하밀도와 표면 퍼텐셜의 변화현상에 관한 이해가 본 연구의 의의였다. The extended approximate analysis on the electrostatic potential distribution around a spherical colloidal particle in asymmetric electrolytes has been performed. This analysis originated from the accurate perturbed scheme of Ohshima et al.[8] pertaining to the spherical Poisson-Boltzmann equation for symmetric electrolytes. The advantage of this approach lies in the analytic expression for a flat plate very near the particle surface as well as its ability to yield the correct asymptotic behavior at distances far from the particle. The second order approximate solution for the surface charge density as functions of A(=ka) and surface potential has also been obtained from the similar method of perturbations to the Poisson-Boltzmann equation in spherical and cylindrical coordinates and compared with the exact numerical results. This study herein consisted of an analysis combined with experimental investigations to examine the changes in surface charge density and surface potential due to the variations of particle size and ionic concentration. Over an ionic strength range of 0.1 to 10 mM, the evaluated surface potentials were found to lie in the ranges of about 60-230 mV, and 72-194 mV for three different sizes of polystyrene latices as a model spherical particle and the xanthan gum anionic polyelectrolyte as a cylindrical particle, respectively. Indeed, the surface potential value increased as the particle size increased, but decreased as the ionic concentration increased.
막대형 고분자의 희석용액의 유변학 -새로운 약식 계산방법의 응용-
박오옥 한국유변학회 1989 Korea-Australia rheology journal Vol.1 No.1
막대형 고분자 희석용액과 분자론적 운동을 새롭게 개발된 약식 계산방법에 의하여 다루었다. 체계적으로 개발되 새로운 방법은 한쪽 방향성이 있는 경우나 전혀 방향성이 없 는 경우에서 적절한 값을 같도록 유도되었다. 이것을 한쪽방향으로의 연신 흐름에 적용한 결과 알려진 해석해와 잘 일치하였으며 단순 전단흐름에 적용한 결과흐름의 세기가 약할 때 는 좋은 결과를 나타내었으나 흐름의 세기가 강할때는 상당한 차이를 보여주었다.
Poiseuille Flow 속에서의 유연한 고분자의 희석용액의 흐름
박오옥,손영곤 한국화학공학회 1989 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.27 No.6
두 무한한 평판 사이의 rectilinear poiseuille 흐름 속에 있는 유연한 선형 고분자의 국부적인 점도를 통로중심에서부터 거리 Z_c의 함수로 구했다. 이는 정상상태의 configurational distribution이 Z_c에 의존하지 않기 때문에 브라운 운동항을 무시하여 얻을 수 있었다. 통로 전체의 평균점도는 통로의 폭이 증가할수록 큰 값을 가진다. 국부적인 first normal stress coefficient 역시 Z_c의 함수로 구할 수 있었다. 그러나 통로의 중심에서는 그 값이 무한값을 가진다. The local shear viscosity of the linear dumbbell polymer between two parallel plate with a rectilinear poiseuille flow was given as a function of the lateral position Z_c(center of the mass coordinate of dumbbell) from the center of the channel. This was obtained by neglecting the brownian diffusion term of Z_c as induced from the fact that the configurational probability distribution with respect to Z_c is unchanged at steady state. The average shear viscosity is increasing by increasing channel size. But upon the critical channel size the average shear viscosity is not increasing with channel size. The local first normal stress coefficient was given as a function of the lateral position, too. But in the center of the channel its value has a infinite value which should be corrected in the future.