非导电微球悬浊系的介电谱——弛豫机制的考察和界面信息的解析

研究了不同浓度电解质溶液中聚苯乙烯微球悬浊液的介电谱, 发现在40 Hz～110 MHz频率范围内出现了两个明显的弛豫. 在介电模型基础上对弛豫原因的理论分析结果表明, 千赫兹频域出现的弛豫是由粒子附近双电层中对离子的扩散所致, 兆赫兹附近出现的弛豫源于空间电荷在固/液界面的累积. 应用Hanai方法计算出体系内部的相参数, 获得了微球/溶液界面的电信息, 并给出了合理解释. 理论计算结果验证了模型和方法的适用性. 实验采用透析法调制样品, 有效地防止了体系内部粒子二次团聚的发生.     

聚吡咯微粒掺入的聚苯乙烯膜在电解质溶液中的介电弛豫谱及其解析

在40 Hz～11 MHz频率范围测量了聚苯乙烯膜以及混入聚吡咯粒子的聚苯乙烯膜和电解质溶液构成的体系的介电谱, 发现了特异的弛豫现象: 纯的和掺入导电性聚吡咯后的聚苯乙烯膜分别显示出单一弛豫和双弛豫的不同模式的介电谱. 在Maxwell-Wagner界面极化概念基础上解释了该弛豫机制: 高、低频弛豫分别由膜-液界面极化和膜相本身的不均一性引起的. 将体系进行了模型化, 并利用Hanai理论方法对谱进行了解析, 获得了内部电性质的诸多参数. 对不同聚吡咯掺入量的膜/溶液体系的介电测量和解析结果表明, 电解质溶液的种类、浓度以及膜中混入聚吡咯的量都影响着膜相的介电响应. 这些结论为利用加入导电粒子改善绝缘高分子聚合物的电性质的研究以及制备既具有导电功能又使基体的力学性能得到提高的高分子复合物提供了重要的线索.     

壳聚糖微球悬浊液的介电谱研究: 弛豫机制的解释和内部信息的获得

结合DLVO理论和壳聚糖微球的特点, 提出了适合实验数据的电动力学模型, 并分析了浓厚分散系的界面极化弛豫的微观机制. 进而测量了不同粒径壳聚糖微球悬浊液的介电谱, 发现在10～100 MHz频率范围内均出现明显的介电弛豫现象. 利用上述模型合理解释了该弛豫现象以及微球粒径对界面极化弛豫的影响, 结果也证明了我们提出的模型的适当性. 此外, 利用Hanai方法, 通过介电参数准确计算出了各悬浊液的内部信息, 并且分析了这些实时信息的合理性. 研究结果从实验和理论两方面展示了介电谱方法在即时获取壳聚糖内部信息上的独到优势.     

非导电球型粒子悬浮液宽频介电谱——薄双电层理论的计算机模拟

以Shilov等提出的带有紧密层表面电导率的非导电球型粒子悬浮液宽频介电弛豫的薄双电层理论为基础, 从电动力学角度解释了粒子分散系两种典型介电弛豫(高频和低频弛豫)的机制. 在此基础上, 利用Mathcad程序将该理论定量程序化并建立了粒子/水相分散系介电谱参数与体系内部相参数的关系. 进而利用该程序模拟了溶液浓度、Zeta电位以及分散粒子半径等内相参数对两种弛豫的影响, 结合该理论阐述了不同环境下这两种弛豫的变化规律, 从而为今后更好地利用这两种弛豫表征纳米至毫米级球形粒子分散系的各相电及界面性质提供了有价值的参考.     

球壳粒子悬浮系模型化研究——内部相参数对介电谱影响的数值模拟

在Hanai理论基础上对球壳粒子悬浮系的介电模型进行了模拟研究,通过用C++的复数类对理论公式的程序化,建立了介电谱的介电参数与体系内部相参数的关系.所得的解析解可方便地模拟介电弛豫谱依不同相参数的变化曲线,计算并分析了内部参数对介电谱的模式以及介电参数的影响因素.     

水/乙醇/正辛醇无表面活性剂微乳液的介电弛豫谱

无表面活性剂微乳液近年来受到人们极大关注,但人们对该类微乳液体系的了解还不够深入,在许多基础问题上仍存在较大争议,因此十分有必要利用不同的技术手段对该类体系开展研究。介电谱是表征微乳液体系的有效方法之一,但在无表面活性剂微乳液体系中的应用还鲜有报道。根据水/乙醇/正辛醇所组成的三元体系相图,选取了3条路径配制了不同相组成的微乳液样品,进而在40 Hz～110 MHz频率范围内测量了这些样品的介电谱。发现在1～10 kHz频率范围内出现了明显的介电弛豫现象,利用Cole-Cole公式对该介电弛豫行为进行了拟合解析,从而准确获取了表征该介电弛豫特征的介电参数。通过分析介电参数对微乳液样品的相组成的依存性,发现介电参数能够较为准确地区分该微乳液体系的不同微观相区,其结果与文献报道基本一致。对不同微观相区内介电参数随体系相组成的变化规律进行了分析和讨论,据此提出了不同相区内该弛豫可能的微观弛豫机制。结果表明,不同的微观相区中该弛豫的微观机制不同:在分子溶液相区,该弛豫来自于电极上双电层内离子的迁移或氢键形成的网络中离子的迁移;在水包油及双连续相区,该弛豫来自于水相中离子的跳跃迁移;而在油包水相区,该弛豫来自于分散水滴在油相中的转动极化。     

中相微乳液的介电弛豫谱解析及弛豫机制研究

对由SDS、CTAB、正庚烷、正丁醇和盐水组成的中相微乳体系进行了介电测量,在不同盐度下低频段出现显著的介弛豫现象,它给出了弛豫时间随盐度的变化关系。通过解析介电谱获得了体系内部结构和电性质等信息,几个介电模型和理论公式被用来解释解析的结果。对弛豫时间的计算结果发现,该弛豫是由多种极化机制参与、界面极化为支配的动力学过程。介电解析和模型计算相互验证,结果暗示着体系盐度变化对中相微乳结构变化的影响和可能的转化机制。     

阴离子表面活性剂SDBS胶束溶液的介电弛豫行为

用射频介电谱方法研究了0.1-80 mmol·L-1浓度的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液体系的介质弛豫行为. 测量发现频率接近107 Hz时, 在临界胶束浓度(CMC)附近出现显著的介电弛豫现象. 采用Cole-Cole函数拟合SDBS体系介电数据, 其拟合参数具有明显变化规律: 介电增量(△ε)随SDBS摩尔浓度(cs)的增加而增大, 表现为两种线性关系, 并在cs=36 mmol·L-1附近出现拐点; 特征弛豫时间(τ0)却在cs=45 mmol·L-1出现极小值. 利用胶束电模型分析了介电弛豫机制, 认为束缚Na+对离子数量和胶束体积变化是引起介电增量和特征弛豫时间变化的两个重要原因.     

反渗透膜UTC-70在水溶液中的介电谱及其解析

根据平面层状体系介电弛豫理论研究了反渗透膜UTC-70在各种浓度氯化钠和氯化钾溶液中的介电弛豫行为.利用计算机拟合的方法得到膜/溶液体系的介电参数,并由此计算得到了UTC-70膜相和水溶液相的相参数,获得了反映反渗透膜UTC-70荷电情况的信息及其与电解质溶液浓度的关系,介电解析的结果解释了介电弛豫的产生机制.     

膜对物质吸附和释放的介电谱研究——弛豫机制和扩散动力学

对壳聚糖膜吸附和缓释水杨酸过程的介电监测显示: 伴随着吸附或释放的进行, 相应膜/溶液体系的介电谱也发生规律性变化. 通过对这一变化的系统分析, 对介电弛豫产生的机制提出了新的看法, 确认了吸附或缓释行为引起的溶液中的浓差极化是介电弛豫产生的根本原因, 进而由浓差极化层电导率梯度、厚度与介电谱弛豫强度之间的理论关系解释了体系介电谱随时间等因素变化的原因. 这一弛豫机制的确立, 有望为建立获得吸附或释放过程体系各相的动态变化参数的理论方法、从而实现介电谱方法对药物控制释放过程的实时监测开辟一个新的途径.     

离子交换树脂悬浊液的介电弛豫谱研究

研究了D354阴离子交换树脂分散在不同浓度KCl溶液中的悬浊液的频率域介电谱,发现在测量频率为106～107 Hz处出现了显著的介电弛豫现象,得出了介电常数、电导率以及弛豫时间随KCl溶液浓度的特异的变化关系,理论分析表明,该弛豫是一个以界面极化为主的非单一极化机制的弛豫过程,进而利用Maxwell-Wagner界面极化理论和双电层性质解释了该体系的特异介电行为,得到了树脂悬浊液在外加交变电场下的离子迁移和聚集信息,并确定了该树脂在静态平衡下双电层中对离子的相对离子强度.     

平面结构非均匀体系的介电驰豫─—组成相的数目与电导对弛豫的影响

非均匀体系在０．１ｋＨｚ～１０ＭＨｚ频率范围显示出显著的介电弛豫,为了弄清介电弛豫的原因以及该弛豫与非均匀体系界面数目的关系,本文从介电的观点在理论及实验两方面讨论了典型的非均匀体系的例子：膜／溶液体系。特别地,对频率域的介电弛豫谱与组成相的结构及浓度的关系进行了分析,并在Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｗａｇｎｅｒ机理的基础上现象论地解释了弛豫的原因。非均匀体系的介电弛豫性质具有下列特征：（１）介电弛豫数目等于体系内界面种类的数目;（２）特征弛豫频率紧密地依存于溶液相的电导。     

介电失配度对沸石电流变液界面极化的影响

利用介电谱方法研究了NaA沸石/硅油和NaA沸石/煤油两种电流变液的介电行为, 测量发现两体系在10⁵ Hz处均出现明显的弛豫现象. 采用单弛豫Cole-Cole函数拟合各体系的介电参数, 结果表明在相同体积分数条件下硅油体系具有较大的介电增量(?ε), 且两体系的介电增量与体积分数(φ)均服从?ε＝4ε_mφ的函数关系. 通过计算和分析粒子与介质间介电失配程度, 阐明了油介质的介电常数(ε_m)对于沸石电流变液界面极化强度的贡献. 此外研究了吸附水对沸石电流变液界面极化的影响, 结果发现水的吸附对于体系的?ε值没有影响, 但明显降低了弛豫时间, 证明吸附水对沸石电流变液的界面极化率具有增强作用.     

聚吡咯/聚苯乙烯混合膜/电解质溶液体系的介电谱解析电解质种类和浓度对膜透过性的影响

测量了混入聚吡咯粒子的聚苯乙烯混合膜在不同浓度的氯化钠、氯化钾、氯化钙及氯化镁体系的介电谱, 在40 Hz~11 MHz, 发现了显著的双介电弛豫现象(Double-relaxation phenomena). 基于Maxwell-Wagner理论讨论了弛豫产生的机制, 将体系进行了模型化, 并利用Hanai理论方法对介电谱进行了解析, 从获得的内部参数对混合后的膜荷电性质以及混合膜对离子的透过性进行了详细的讨论, 进而利用Donnan平衡理论推导的膜电位的表达式拟合, 获得了混合膜的固定电荷等参数.     

NaA沸石离子交换过程的介电弛豫谱研究

在40 Hz~110 MHz频率段对不同Ca²⁺交换度的NaA沸石堆积体系进行了介电测量, 并利用Cole-Cole公式及Hanai方法对介电参数和相参数进行拟合与解析. 结果表明, 随着Ca²⁺交换度的不断增高, 堆积体系的介电增量、弛豫频率、弛豫分布系数以及粒子的电导率均有不同程度的降低, 而粒子的介电常数保持不变. 通过综合分析弛豫变化规律与离子交换度的内在联系发现, 离子交换后Ca²⁺选择六元环占位, 同时六元环和八元环位置的相邻2个Na⁺被置换; 占据六元环的Ca²⁺与八元环位置的Na⁺对沸石粒子的极化贡献等价; Ca²⁺的进入导致沸石孔道内微观电场多样化.     

沸石及核壳结构聚合物粒子分散系的介电解析── 粒子排列模式对体积分数的解释

在40 Hz～110 MHz频率范围对NaA沸石堆积体系和聚苯乙烯-聚吡咯悬浮液进行了介电测量. 两类体系分别在105和107 Hz表现出因界面极化产生的弛豫. 利用Hanai理论解析两类体系的介电谱, 发现解析体积分数与实测体积分数之间存在与体系的浓度相关的明显差异. 通过分析Wagner原始模型阐明了差异的原因, 指出了分散相粒子相互作用力与差异程度间的内在联系, 从介电角度为胶体分散系中粒子统计排列方式的确定提供了判定依据: 当分散系浓度高于临界值时, 其最可取粒子统计排列模式为六方最密型; 低于临界值后, 排列模式随浓度的降低逐渐向简单立方型转变.     

三乙酸甘油酯玻璃化转变的焓弛豫与介电弛豫研究

脆性较高的玻璃形成分子液体通常在焓弛豫和介电弛豫动力学上表现出明显的差异性, 为了深入理解这一问题, 本文针对具有较高液体脆性的三乙酸甘油酯对比研究了焓弛豫与介电弛豫行为. 利用这两个技术分别研究了结构弛豫动力学过程的非Arrhenius 与非指数特征, 液体脆性因子与非指数性因子的对比显示很好的一致性. 分析表明分子的柔性有可能对这两种弛豫过程中分子运动的相关性产生明显的影响. 讨论了玻璃形成液体的分子结构与动力学参数之间的关联.     

膜/液界面浓度极化现象的介电解析

对由强、弱荷电膜和溶液构成的膜／液非均匀体系，在10－107Hz频率范围进行了介电测量，在直流偏压下，该体系显示了二个显著的介电弛豫．利用具有电导率分布相，即浓度极化相的介电理论对强行电的离子交换膜的结果进行了介电解析，从实验上测得的介电参数求出了反映膜／液界面浓度极化层构造的参数，讨论了该体系产生介电弛像的原因、说明了介电理论的合理性，并提出了膜／液界面体系产生介电弛豫现象的可能机理．     

VDF（81）／TeFE（19）共聚物的低温低频介电弛豫

用经过改进的介电弛豫谱仪测得不同结晶度的铁电共聚物ＶＤＦ（８１）／ＴｅＦＥ（１９）在－１２０－４０℃、１０－２－１０４ＨＺ范围内的复介电常数．低温介电弛豫过程显示室温以下共聚物的频率谱由低频和高频两部分叠合而成．低频部分符合ＷＬＦ方程，由非晶区被冻结分子链段的微布朗运动贡献；高频部分遵从Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ规律，由晶区和非晶区分子链段较小尺度的局域运动产生．结果说明共聚物的玻璃化转变温度是－５２℃，局域弛豫活化能为３７．７ｋＪ／ｍｏｌ．     

稀薄细胞悬浊系模型的介电解析法

对稀薄细胞粒子是浊液体系进行了介电模型化,在导出的描述该体系介电行为的理论公式的基础上,确立了从实验观察到的介电参数获得体系相参数的精确解析方法,对该体系可能产生介电弛豫的原因进行了现象论的分析,并以一个微胶囊作为细胞模型进行了介电测量和解析,获得了合理的结果.