بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله اثر میدان و جریان الکتریکی گذرنده از داخل لایه هاي کریستال مایع بررسی می گردد، و نیروي وارد شده بر لایه هاي چرخان کریستال مایع از سوي میدان الکتریکی، محاسبه می گردد.
مقدمه
به تازگی چرخش لایه معلق آب توسط دو پتانسیل الکتریکی اعمال شده بر لایه آب گزارش شده است1 پتانسیل اول - - VJ براي گذراندن جریان الکتریکی - J - از داخل لایه آب و پتانسیل دوم - - VE براي اعمال میدان الکتریکی - - E عمود بر جهت جریان در صفحه لایه آب استفاده میشود. جهت این چرخش بستگی به جهت میدان الکتریکی و جریان الکتریکی گذرنده دارد و با رابطه E × J به دست میآید. سرعت چرخش لایه نیز به شدت میدان الکتریکی E و پتانسیلهمچنVJبینستگی دارد.
این ناپایداري ها به صورت چرخش هایی در سطح فیلم مشاهده می شود.2,3,4,5,6 در این مقاله ما نشان می دهیم که با اعمال یک میدان الکتریکی بر لایه کریستال مایع MBBA حامل جریان الکتریکی، چرخشی کاملا قابل کنترل در این لایه ها به وجود میودرآید. نهایت به وسیله معادلات Navier-Stokes و داده هاي تجربی، نیروي الکتروهیدرودینامیک اعمال شده بر لایه MBBA چرخان از سوي میدان و جریان الکتریکی محاسبه میگردد.
آزمایش
براي گذراندن جریان الکتریکی از داخل لایه MBBA از یک قاب مستطیلی به ابعاد 3×3 mm2 که دو الکتروگرافیتی در دو سمت آن لایه نشانی شده، استفاده میکنیم. با اعمال اختلاف پتاسیل الکتریکی - - VJ بین الکترودها، جریان الکتریکی - - J از داخل لایه MBBA میگذرد. سپس باکمک دو صفحه رساناي تخت موازي میدان الکتریکی - E - عمود بر جهت جریان J و در صفحه لایه MBBA اعمال میکنیم. اگر میدان الکتریکی اعمالی به اندازه کافی بزرگ باشد لایه شروع به چرخیدن می کند این میدان الکتریکی را میدان الکتریکی آستانه می نامیم که وابسته به پتانسل الکتریکی - - VJ میباشد.
اندازهگیريهاي تجربی نشان میدهد - شکل - 2 که در آستانه چرخش لایه MBBA، رابطه EVJ Const برقرار میباشد شکل: 2 آستانه چرخش لایه کریستال مایع بر حسب میدان الکتریکی خارجی ، این منحنی نشان می دهد که آستانه چرخش با اختلاف پتانسیل الکتریکی رابطه معکوس دارد. همچنین جهت چرخش لایه کریستال مایع مانند لایه آب در جهت E × J است. سرعت چرخش نیز با افزایش میدان و پتانسیل الکتریکی افزایش مییابد.
اندازهگیري سرعت زاویهاي چرخش لایه MBBA براي میدان و پتانسیل هاي مختلف نشان میدهد که با تقریب خوبی می توان سرعت زاویه اي چرخش - ω - برحسب میدان و پتانسیل الکتریکی اعمالی با رابطه ω ∝ EVJ نشان داد - شکل3و . - 4 براي بدست آوردن این رابطه از یک قاب دایروي به شعاع mm۵1/ استفاده شده است و اندازهگیري سرعت زاویه چرخش در شعاع چرخش mm۵٧0/ انجام شده است. اندازهگیريها نشان میدهد که سرعت زاویهاي چرخش وابسته به شعاع چرخش است و با دور شدن از مرکز چرخش سرعت زاویهاي چرخش کاهش مییابد - شکل. - 5
مدل
در این بخش ما تلاش می کنیم که با استفاده از نتایج تجربی و معادلات حاکم برحرکت سیال، نیروي الکتروهیدرودینامیکی - - Fext که بر لایه MBBA از جانب میدانهاي خارجی وارد می شود را محاسبه کنیم. معادلات حاکم بر حرکت لایه معلق سیال به شکل زیر است.
