Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электрошпринг кезінде қалыптасқан пішін Тейлор конусы - электрлік спиннинг, электрошпринг және гидродинамикалық спрей процестерінде байқалатын конус, олардан зарядталған бөлшектердің ұшқышы шекті кернеуден жоғары шығады. Электроспай иондаудан басқа, Тейлор конусы кеңістіктегі электрлік қозғалтқыштарда (FEEP) және ғарыш кемелерінің ұсақ бақылауында және жоғары тиімділікте (төмен қуаттылықта) қолданылатын коллоидты қозғалтқыштарда маңызды.
Shape formed in electrospraying
A Taylor cone refers to the cone observed in electrospinning, electrospraying and hydrodynamic spray processes from which a jet of charged particles emanates above a threshold voltage. Aside from electrospray ionization in mass spectrometry, the Taylor cone is important in field emission electric propulsion (FEEP) and colloid thrusters used in fine control and high efficiency (low power) thrust of spacecraft.
Тарих
Бұл конус 1964 жылы сэр Джеффри Инграм Тейлор электроспрей "азық-түсінгенге" дейін сипаттаған. Бұл жұмыс күшті электр өрісінде глицериннің конус ұшқынын суретке түсірген Зелени жұмысына және тағы бірнешеуінің жұмысына: Уилсон мен Тейлор (1925), Нолан (1926) және Макки (1931) ісіне ілесіп өтті. Тейлорды, ең алдымен, найзағай сияқты күшті электр өрістеріндегі су тамшыларының мінез-құлқы қызықтырды.
This cone was described by Sir Geoffrey Ingram Taylor in 1964 before electrospray was "discovered". This work followed on the work of Zeleny who photographed a cone jet of glycerine in a strong electric field and the work of several others: Wilson and Taylor (1925), Nolan (1926) and Macky (1931). Taylor was primarily interested in the behavior of water droplets in strong electric fields, such as in thunderstorms.
Құрылу
Электр өткізгіш сұйықтықтың шағын көлемі электр өрісіне ұшыраған кезде сұйықтың пішіні тек қана беткі кернеудің әсерінен пайда болған пішіннен деформацияланады. Кернеудің жоғарылауы электр өрісінің әсерін күшейтеді. Электр өрісінің әсері тамшыға беткі кернеумен бірдей күш түсіре бастаған кезде, бұрыштық жақтары мен дөңгелек ұшы бар конус пішіні пайда болады. Бұл 98,6° толық бұрышы бар конустың пішініне жақын. Белгілі бір шекті кернеуге жеткенде, сәл дөңгеленген ұшы кері бұрылады және сұйықтық ағынын шығарады. Бұл конус ағыны деп аталады және иондар газ фазасына ауыстырылуы мүмкін электр шашыру процесінің басталуы болып табылады. Тұрақты конус ағынын алу үшін, әдетте, шекті кернеуден сәл жоғары кернеуді пайдалану керек деп есептеледі. Кернеудің жоғарылауы кезінде тамшылардың ыдырауының басқа түрлері анықталады. Тейлор конусы термині нақты болжалған бұрыштың идеалды конусының теориялық шегіне немесе жалпы электроспрейлеу процесі басталғаннан кейін конус ұшқышының шамамен конустық бөлігіне сілтеме жасай алады.
When a small volume of electrically conductive liquid is exposed to an electric field, the shape of liquid starts to deform from the shape caused by surface tension alone. As the voltage is increased the effect of the electric field becomes more prominent. As this effect of the electric field begins to exert a similar magnitude of force on the droplet as the surface tension does, a cone shape begins to form with convex sides and a rounded tip. This approaches the shape of a cone with a whole angle (width) of 98.6°. When a certain threshold voltage has been reached the slightly rounded tip inverts and emits a jet of liquid. This is called a cone jet and is the beginning of the electrospraying process in which ions may be transferred to the gas phase. It is generally found that in order to achieve a stable cone jet a slightly higher than threshold voltage must be used. As the voltage is increased even more, other modes of droplet disintegration are found. The term Taylor cone can specifically refer to the theoretical limit of a perfect cone of exactly the predicted angle or generally refer to the approximately conical portion of a cone jet after the electrospraying process has begun.
Теория
Сэр Джеффри Инграм Тейлор 1964 жылы осы құбылысты сипаттады, теориялық тұрғыдан алынған, мұндай жағдайларда кемелді конус қалыптастыру үшін талаптарға 49,3 ° жартылай тік бұрыш (целой бұрыш 98,6 °) қажет болды және мұндай конустың пішіні ұшқыштардың пайда болуына дейін теориялық пішінге жақындағанын көрсетті. Бұл бұрыш Тейлор бұрышы деп аталады. Бұл бұрыш нақтырақ, онда бірінші нөл (1/2 реттік Лежендрен функциясы) Тейлордың шығарылымы екі болжамға негізделген: 1) конустың бетін эквипотенциалдық бет деп және 2) конустың тұрақты күйдегі тепе-теңдікте бар екенін. Осы екі критерийді де қанағаттандыру үшін электр өрісінің азимуттық симметриясы және конусты жасау үшін беткі кернеуге қарсы тәуелділігі болуы керек. Бұл мәселенің шешімі: (эквипотенциалдық бет) эквипотенциалдық конусты өндіретін (R-ге қарамастан) мәнінде бар. Барлық R үшін қажетті бұрыш 0 мен 130,7099° аралығында бір ғана нөл. Бұл бұрыштың комплементі Тейлор бұрышы.
Sir Geoffrey Ingram Taylor in 1964 described this phenomenon, theoretically derived based on general assumptions that the requirements to form a perfect cone under such conditions required a semi vertical angle of 49.3° (a whole angle of 98.6°) and demonstrated that the shape of such a cone approached the theoretical shape just before jet formation. This angle is known as the Taylor angle. This angle is more precisely where is the first zero of (the Legendre function of order 1/2). Taylor's derivation is based on two assumptions: (1) that the surface of the cone is an equipotential surface and (2) that the cone exists in a steady state equilibrium. To meet both of these criteria the electric field must have azimuthal symmetry and have dependence to counter the surface tension to produce the cone. The solution to this problem is:
where (equipotential surface) exists at a value of (regardless of R) producing an equipotential cone. The angle necessary for for all R is a zero of between 0 and which there is only one at 130.7099°. The complement of this angle is the Taylor angle.