Παρουσίαση Διπλωματικής Μεταπτυχιακού Φοιτητή - Ελένη Κουνή

Όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο κινείται μέσα σε ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα, η ηλεκτροχημική διπλοστιβάδα γύρω του παραμορφώνεται ως αποτέλεσμα της κίνησης του ρευστού και δημιουργείται μια αντίθετη προς την κατεύθυνση της κίνησής του δύναμη, η οποία το επιβραδύνει. Το συγκεκριμένο φαινόμενο αποτελεί ένα διεπιστημονικό πρόβλημα το οποίο συνδυάζει την ρευστομηχανική με την ηλεκτροδυναμική, και παρουσιάζει διαφορές σε σχέση με το κλασικό πρόβλημα της κίνησης ενός αφόρτιστου σωματιδίου. Είναι ένα πρόβλημα με πολλές εφαρμογές που ποικίλλουν από μηχανικές σε βιοϊατρικές, όπως η μεταφορά φαρμάκων στο αίμα μέσω φορτισμένων μικροσωματιδίων. Οι σχετικές έρευνες, μέχρι στιγμής, έχουν εστιάσει σε Nευτωνικά ρευστά. Όμως έχει αποδειχθεί ότι πολλά βιορευστά εμφανίζουν υπολογίσιμες ελαστικές ιδιότητες, όπως το πλάσμα του ανθρώπινου αίματος. Για αυτόν τον λόγο, πραγματοποιούμε μία υπολογιστική μελέτη της καθίζησης ενός σφαιρικού, φορτισμένου σωματιδίου στο πλάσμα του ανθρώπινου αίματος λόγω φυγόκεντρου δυνάμεως σε μόνιμη κατάσταση. Η ρεολογική συμπεριφορά του προσεγγίζεται χρησιμοποιώντας το μοντέλο Giesekus. Υποθέτοντας αξονική συμμετρία, η εξίσωση της ορμής, η εξίσωση της συνέχειας, η εξίσωση Poisson και οι εξισώσεις διατήρησης των ιόντων λύνονται αριθμητικά με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Το πεπερασμένο μέγεθος των ιόντων λαμβάνεται επίσης υπόψη στην σχέση για την πυκνότητα του φορτίου μέσω της προσέγγισης Carnahan-Starling LDA. Πραγματοποιούμε μία λεπτομερή παραμετρική μελέτη, μεταβάλλοντας παραμέτρους όπως το ζ δυναμικό, το μέγεθος των ιόντων και την φυγόκεντρο δύναμη που ασκείται στο σωματίδιο. Παρατηρούμε ότι καθώς το ζ δυναμικό αυξάνεται η ταχύτητα καθίζησης μειώνεται λόγω ισχυρότερης ηλεκτρικής δύναμης που επιβραδύνει το σωματίδιο με αποτέλεσμα οι τάσεις στην επιφάνεια του σωματιδίου να μειώνονται. Πραγματοποιούμε, επίσης μία παραμετρική ανάλυση ως προς τον χρόνο χαλάρωσης του υλικού, ώστε να διερευνήσουμε τι συμβαίνει γενικότερα σε ιξωδοελαστικά ηλεκτρολυτικά διαλύματα και όχι μόνο στο πλάσμα του ανθρωπίνου αίματος. Συμπεραίνουμε ότι η ελαστικότητα παίζει σημαντικό ρόλο στο φαινόμενο και ότι θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη. Τέλος, εξετάζουμε για ποιες τιμές του ζ δυναμικού και του λόγου της διαμέτρου του σφαιριδίου προς το μήκος Debye της ηλεκτρικής διπλοστιβάδας, η υπόθεση των σημειακών ιόντων δίνει διαφορετικά αποτελέσματα από την προσέγγιση Carnahan-Starling.