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自驱动Janus微球的分数Brownian运动研究
  • ISSN号:1000-0887
  • 期刊名称:《应用数学和力学》
  • 时间:0
  • 分类:O363.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]西安建筑科技大学环境与市政工程学院,西安710055, [2]中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金(21005058;11272322;11202219);高等学校博士学科点专项科研基金(20106120120011);陕西省教育厅专项科研计划项目(11JK0530)
中文摘要:

Janus微球是形状规则但表面构成不同的特殊颗粒.在PIV实验平台上,以Pt—SiO2型Janus颗粒(φ=1μm,φ=2μm)为研究对象,获取了通过非对称催化分解H2O2产生自驱动情况下颗粒的不规则运动轨迹,通过统计得出不同观测时间下Janus颗粒在不同浓度H2O2溶液(0%,2.5%,5%,10%和15%)中的Hurst指数,实验清晰地表明了颗粒轨迹所具有的无规则运动与定向运动的叠加以及反常扩散特征.随后将这一复杂运动分解为随机的Brownian(布朗)运动、自驱动及随机转动的共同作用,并得出了不同因素所主导的特征时间尺度,合理地解释了所观察到的现象.

英文摘要:

Janus microspheres are a special class of particles with regular shape but irregular surface composition. On the PIV experimental platform, a serf-propulsion experiment about Pt- SiO2 Janus microspheres with 1 μm and 2 μm diameters was carried out. The stochastic trajec- tories of the particles self-propelled by the asymmetrical catalytic decomposition of H2O2 were obtained. The Hurst indexes related to different observation time intervals were calculated through statistic analysis of the particles suspended in different-concentration (0%, 2.5%, 5%, 10% and 15% ) solutions. From the experimental data, it is clear that the stochastic trajectory of a Janus microsphere is the superposition of a random motion and a directional motion, and the particle undergoes abnormal diffusion. Then, the current complex motion is deemed as the combined action of Brownian motion, serf-propulsion and random rotation. The characteristic time scales, within which different dynamic factors are dominating, are obtained, and the mod- el presents a reasonable explanation about the observed phenomena.

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期刊信息
  • 《应用数学和力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:重庆交通大学
  • 主办单位:重庆交通大学
  • 主编:钟万勰
  • 地址:重庆南岸区重庆交通大学90信箱
  • 邮编:400074
  • 邮箱:applmathmech@cqjtu.edu.cn
  • 电话:023-62652450
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0887
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1060/O3
  • 邮发代号:78-21
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)收录期刊,我国力学类核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8965