Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Almeida, Roberta Rarumy Ribeiro de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/35916/00130000047c1
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Física
UEM
Maringá, PR
Departamento de Física
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/2618
Resumo: In this thesis, we deal with two theoretical point of view, steady-state and nonsteadystate, of electrical response in confined systems including adsorption phenomena at the interfaces and effects of external fields. In the steady-state, a Poisson-Boltzmann approach is used to determine the double-layer integral and differential capacitances in a situation of finite-length electrolytic cell. By using simple analytical calculations, it is shown how a bell-like and camel-like shapes of capacitances, as a function of the applied voltage, vary depending on the thickness of the sample and the surface charge. The problem is formulated in such a way that a Debye's screening length dependent on applied voltage arises as a fundamental length governing the electrical behavior of the system. Furthermore, we study the effects of ionic adsorption of de-localized surface interactions in the integral double-layer capacitance of the cell. Two distinct forms of the interaction energy having different spatial behavior are explicitly analyzed. The surface and chemical potentials are also evaluated in terms of the strengths of these van der Waals-like interactions characterizing adsorption energy. In the nonsteadystate, the electrical current profile in a liquid sample containing ionic impurities, submitted to a time-dependent external voltage, is determined in the framework of the Poisson-Nernst-Planck diffusional model. The boundary conditions at the electrodes include the situations of blocking electrodes, generalized Chang-Jaff´e, and the adsorption- desorption of positive and negative ions at the interface, governed by a kinetic equation in the Langmuir's approximation. The current-voltage characteristics of the confined system are obtained in the presence of an arbitrary time-dependent applied potential of small amplitude (linear approximation). We also discuss fundamental and necessary tools for dielectric spectroscopy measurements on nematic liquid crystal phases. We show dielectric measurements on a dimeric liquid crystal mixture, which previously was proposed to form the twist-bend nematic phase. Our dielectric measurements in the 100Hz to 10MHz range reveal three nearly Debye-type dispersion processes in the nematic and the twist-bend phase.
id UEM-10_7a54cf871cdd72399a46df1cd960fae7
oai_identifier_str oai:localhost:1/2618
network_acronym_str UEM-10
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository_id_str
spelling Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicosCapacitância da dupla camadaCorrente elétricaMedidas dielétricasBrasil.Double-Layer capacitanceElectrical currentDielectric measurements.Brazil.Ciências Exatas e da TerraFísicaIn this thesis, we deal with two theoretical point of view, steady-state and nonsteadystate, of electrical response in confined systems including adsorption phenomena at the interfaces and effects of external fields. In the steady-state, a Poisson-Boltzmann approach is used to determine the double-layer integral and differential capacitances in a situation of finite-length electrolytic cell. By using simple analytical calculations, it is shown how a bell-like and camel-like shapes of capacitances, as a function of the applied voltage, vary depending on the thickness of the sample and the surface charge. The problem is formulated in such a way that a Debye's screening length dependent on applied voltage arises as a fundamental length governing the electrical behavior of the system. Furthermore, we study the effects of ionic adsorption of de-localized surface interactions in the integral double-layer capacitance of the cell. Two distinct forms of the interaction energy having different spatial behavior are explicitly analyzed. The surface and chemical potentials are also evaluated in terms of the strengths of these van der Waals-like interactions characterizing adsorption energy. In the nonsteadystate, the electrical current profile in a liquid sample containing ionic impurities, submitted to a time-dependent external voltage, is determined in the framework of the Poisson-Nernst-Planck diffusional model. The boundary conditions at the electrodes include the situations of blocking electrodes, generalized Chang-Jaff´e, and the adsorption- desorption of positive and negative ions at the interface, governed by a kinetic equation in the Langmuir's approximation. The current-voltage characteristics of the confined system are obtained in the presence of an arbitrary time-dependent applied potential of small amplitude (linear approximation). We also discuss fundamental and necessary tools for dielectric spectroscopy measurements on nematic liquid crystal phases. We show dielectric measurements on a dimeric liquid crystal mixture, which previously was proposed to form the twist-bend nematic phase. Our dielectric measurements in the 100Hz to 10MHz range reveal three nearly Debye-type dispersion processes in the nematic and the twist-bend phase.Nesta tese, discutimos sobre duas frentes de investigação teórica a resposta elétrica em sistemas confinados, os estados estacionário e não estacionário, na presença de fenômenos de adsorção e efeitos de campos externos. No caso estacionário, utilizamos a abordagem baseada na teoria de Poisson-Boltzmann para determinar as capacitâncias integral e diferencial da dupla camada em células eletrolíticas confinadas. Por meio de cálculos analíticos simples, mostramos como essas quantidades exibem as formas do tipo sino e tipo camelo em função da tensão aplicada, quando a espessura da amostra ou a carga de superfície é variada. O problema é formulado de tal forma que um comprimento Debye dependente da voltagem surge como um comprimento fundamental que rege o comportamento elétrico do sistema. Além disso, estudamos os efeitos de adsorções iônicas promovidos por interações deslocalizadas na capacitância integral da dupla camada da célula; e analisamos duas formas distintas de energia de interação com comportamentos espaciais diferentes. Também avaliamos os potenciais químico e de superfície em termos das forças de interações do tipo van der Waals, caracterizando a energia de adsorção. No caso não estacionário, o perfil da corrente elétrica dentro da amostra é determinado no contexto do modelo difusivo de Poisson-Nernst-Planck. As condições de contorno nos eletrodos incluem as situações de eletrodos bloqueantes, Chang-Jaff´e generalizado e adsorcão-dessorção de ons na interface, governadas pela equação cinética da aproximação de Langmuir. As características de correntevoltagem do sistema confinado são obtidas na presença de um potencial aplicado arbitrário dependente do tempo (aproximação linear). Discutimos também os conceitos fundamentais e as ferramentas necessárias para medidas de espectroscopia dielétrica e sua interpretação em cristais líquidos nemáticos. Mostramos medidas dielétricas de uma mistura líquido-cristalina dimérica, anteriormente proposta como formando a fase nemática twist-bend (Ntb). As medidas dielétricas no intervalo de frequência de 100Hz a 10MHz revelam três processos de dispersão nas fases nemática e twist-bend.92 fUniversidade Estadual de MaringáBrasilPrograma de Pós-Graduação em FísicaUEMMaringá, PRDepartamento de FísicaLuiz Roberto EvangelistaLia Queiroz do Amaral - USPVilmar Steffen - UTFPRLuis Carlos Malacarne - UEMRafael Soares Zola - UEMAlmeida, Roberta Rarumy Ribeiro de2018-04-11T17:34:16Z2018-04-11T17:34:16Z2015info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/2618ark:/35916/00130000047c1porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)instacron:UEM2018-04-11T17:34:16Zoai:localhost:1/2618Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.uem.br:8080/oai/requestrepositorio@uem.bropendoar:2018-04-11T17:34:16Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)false
dc.title.none.fl_str_mv Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos
title Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos
spellingShingle Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos
Almeida, Roberta Rarumy Ribeiro de
Capacitância da dupla camada
Corrente elétrica
Medidas dielétricas
Brasil.
Double-Layer capacitance
Electrical current
Dielectric measurements.Brazil.
Ciências Exatas e da Terra
Física
title_short Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos
title_full Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos
title_fullStr Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos
title_full_unstemmed Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos
title_sort Estudo das propriedades dielétricas de fluidos isotrópicos e anisotrópicos
author Almeida, Roberta Rarumy Ribeiro de
author_facet Almeida, Roberta Rarumy Ribeiro de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Luiz Roberto Evangelista
Lia Queiroz do Amaral - USP
Vilmar Steffen - UTFPR
Luis Carlos Malacarne - UEM
Rafael Soares Zola - UEM
dc.contributor.author.fl_str_mv Almeida, Roberta Rarumy Ribeiro de
dc.subject.por.fl_str_mv Capacitância da dupla camada
Corrente elétrica
Medidas dielétricas
Brasil.
Double-Layer capacitance
Electrical current
Dielectric measurements.Brazil.
Ciências Exatas e da Terra
Física
topic Capacitância da dupla camada
Corrente elétrica
Medidas dielétricas
Brasil.
Double-Layer capacitance
Electrical current
Dielectric measurements.Brazil.
Ciências Exatas e da Terra
Física
description In this thesis, we deal with two theoretical point of view, steady-state and nonsteadystate, of electrical response in confined systems including adsorption phenomena at the interfaces and effects of external fields. In the steady-state, a Poisson-Boltzmann approach is used to determine the double-layer integral and differential capacitances in a situation of finite-length electrolytic cell. By using simple analytical calculations, it is shown how a bell-like and camel-like shapes of capacitances, as a function of the applied voltage, vary depending on the thickness of the sample and the surface charge. The problem is formulated in such a way that a Debye's screening length dependent on applied voltage arises as a fundamental length governing the electrical behavior of the system. Furthermore, we study the effects of ionic adsorption of de-localized surface interactions in the integral double-layer capacitance of the cell. Two distinct forms of the interaction energy having different spatial behavior are explicitly analyzed. The surface and chemical potentials are also evaluated in terms of the strengths of these van der Waals-like interactions characterizing adsorption energy. In the nonsteadystate, the electrical current profile in a liquid sample containing ionic impurities, submitted to a time-dependent external voltage, is determined in the framework of the Poisson-Nernst-Planck diffusional model. The boundary conditions at the electrodes include the situations of blocking electrodes, generalized Chang-Jaff´e, and the adsorption- desorption of positive and negative ions at the interface, governed by a kinetic equation in the Langmuir's approximation. The current-voltage characteristics of the confined system are obtained in the presence of an arbitrary time-dependent applied potential of small amplitude (linear approximation). We also discuss fundamental and necessary tools for dielectric spectroscopy measurements on nematic liquid crystal phases. We show dielectric measurements on a dimeric liquid crystal mixture, which previously was proposed to form the twist-bend nematic phase. Our dielectric measurements in the 100Hz to 10MHz range reveal three nearly Debye-type dispersion processes in the nematic and the twist-bend phase.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015
2018-04-11T17:34:16Z
2018-04-11T17:34:16Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/2618
dc.identifier.dark.fl_str_mv ark:/35916/00130000047c1
url http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/2618
identifier_str_mv ark:/35916/00130000047c1
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Física
UEM
Maringá, PR
Departamento de Física
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual de Maringá
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Física
UEM
Maringá, PR
Departamento de Física
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
instname:Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
instname_str Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron_str UEM
institution UEM
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
collection Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM) - Universidade Estadual de Maringá (UEM)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@uem.br
_version_ 1846637291705991168