Flow of conductive fluids through poroelastic media with piezoelectric properties

The aim of this contribution is to elaborate a general framework for modelling flows of electrolytes through porous piezoelectric media. Organic materials like animal and human bones provide an example of materials to which our results apply, though in wet bones the piezoelectric effect is smaller than the electrokinetic one. Those materials may be treated as piezoelectric porous materials through which a condictive fluid flows. The present work is confined to a regular distribution of poroes. On the interfaces between the piezoelectric skeleton and conductive fluid natural jump conditions are imposed. By using the method of two-scale asymptotic expansions, the macroscopic phenomenological equations describing electrokinetics of such a two-phase structure are derived and the formulae for the effective mechanical and nonmechanical coefficients are given.

W pracy podajemy ogólny opis przepływu elektrolitu przez porowaty ośrodek piezoelektryczny. Otrzymane wyniki mogą być wykorzystane do materiałów organicznych; kości zwierząt i ludzi stanowią przykład takich materiałów, choć w kościach żywych efekt piezoelektryczny jest mniejszy od elektrokinetycznego. W niniejszej pracy ograniczamy się do regularnego (okresowego) rozkładu porów. Na powierzchniach między fazami zakładamy naturalne warunki styku. Korzystamy z metody dwuskalowych rozwinięć asymptotycznych i wyprowadzamy makroskopowe równanie fenomenologiczne dla elektrokinetyki takiego układu dwufazowego. Podajemy też wzory matematyczne na współczynniki skuteczne (zhomogenizowane), zarówno mechaniczne jak i niemechaniczne.