金属颗粒极化中场激发双电层的电荷和电场特征研究

张明月; 刘浩琦; 曹辉; 王红涛; 陈小强

物探化探计算技术 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (04) : 531 -541.

张明月, 刘浩琦, 曹辉, 王红涛, 陈小强

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摘要

金属颗粒与溶液界面处的场激发双电层是地下含金属介质表现出低频极化现象产生的基础之一，极化过程涉及到外电场、极化电场和扩散场在溶液和颗粒双相介质内的复杂耦合，探究这些物理场在极化中的作用具有重要意义。这里基于Wong极化模型对场激发双电层的极化电荷和不同物理场特征进行详细地分析，首先推导双电层中极化电荷产生的指数衰减电场和偶极子电场，通过计算颗粒和溶液极化电荷密度随频率的变化，明确了极化过程中电荷和不同物理场的变化规律以及对电导率频散的影响，最后利用数值模拟研究颗粒形状对极化电场和电导率频散曲线的影响。结果显示，偶极子电场是引起电导率产生频散现象的主要因素，而指数衰减电场和扩散场是影响溶液极化电荷密度的主要因素，且金属颗粒的形状与极化电场和极化率密切相关。本研究为从微观角度认识金属的激发极化过程和解释电导率频散数据提供了一定的借鉴。