滤纸纤维多孔介质中颗粒反常扩散的实验研究

摘要

目的:研究滤纸纤维多孔介质条件下聚氧化乙烯(PEO)溶液中颗粒的反常扩散现象。方法:基于倒置显微平台的单颗粒追踪方法。结果:由于滤纸纤维的特殊微观结构,颗粒在PEO溶液浸润滤纸中的布朗运动轨迹具有明显的方向性,与自由空间中的颗粒布朗运动轨迹显著不同;均方位移和扩散系数与时间的关系均呈幂律增长,呈现出类似于超扩散(0<α<1)的反常扩散特征,与自由空间中表现的亚扩散(α<0)显著不同。此外,随着孔径减小,颗粒的运动受到滤纸纤维孔隙的限制有所增加,均方位移和扩散系数随时间的增长趋势减缓。结论:滤纸中颗粒布朗运动轨迹表现出明显的方向性,且呈现类似于超扩散的反常扩散行为。