电流变液中悬浮粒子形状与其固态结构之间的关系

采用近邻相互作用近似方法 ,计算了电流变液中悬浮粒子的形状对电流变液呈固态时基本结构的影响 .结果表明 :基本结构将随着悬浮粒子形状的变化而变化 ,特别是在扁椭球情况下 ,固态结构的相互作用能出现几个数量级的变化     

奇特的电流变液

 电流变液(ＥｌｅｃｔｒｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＦｌｕｉｄ)是由高介电常数的固体颗粒悬浮于某种低介电常数、低黏性的不导电液体中所形成的,未加电场时,电流变液内的颗粒无序分布,施加电场后,颗粒迅速聚集成跨越电极的链或柱,当施加的电场足够大时,电流变液转变为类似固态,撤去外电场时,又恢复为液态,这一液固两态相变的响应时间为毫秒量级,这一奇特属性,再加上电流变液的电导率低,产生电流变效应所需的电功输入少,电流变液的电热效应低,使得电流变液在工业技术中有着极大的潜在应用。     

导电球简立方格子有效介电常数的计算

基于MaxwellWagner模型,推导出有效介电常数关于颗粒体积比的一系列正幂项解析表达式,计算导电球颗粒悬浮于介质或导电液体中构成的简立方格子结构的有效介电常数.数值计算结果表明:在高频条件下(0.1～1.0kHz),有效介电常数主要由导电球颗粒与液体的介电常数比决定,而在低频或直流条件下,导电球颗粒与液体电导率比则起主要作用;有效介电常数的虚数部分有时会很大,即电流变液中的电致损耗有时会相当强,在设计高性能的电流变液时,体系的电导率效应不能忽略.     

电流变液电磁波散射理论研究

本文以近代电磁理论为基础，研究电流变液中电磁波散射性质。引入局域结构因子、盲点、正比点的概念，用局域结构因子描述电流变液微观粒子的分布。讨论了随外加电场增大时结构和介电常数对散射的影响。结果表明：在空间存在电磁波散射能量极小值，此类点存在的空间位置不定；随外加电场增加，盲点存在的几率变大而正比点存在的几率变小。     

电流变液调控的连通树枝状结构左手材料

设计了结构单元连通的单一树枝状结构材料模型,通过把连通的树枝状结构材料置于高性能电流变液中,研究了电极间距、内嵌介质的介电常数以及电场强度等对浸入电流变液中树枝状结构左手材料透射峰的影响.实验结果表明,电极间距对样品的左手峰有重要的影响;在容器盒中充满电流变液之后样品的左手峰向低频方向移动;通过改变外加电场强度可以调节左手透射峰,最大调节范围可达140 MHz. 关键词： 连通树枝结构 电流变液 介电常数 左手峰     

用光学方法研究玻璃微珠电流变液颗粒间的相互作用

运用一套适合研究颗粒间相互作用的双光镊系统,通过对粒聚集时间的测量,得出颗粒聚集时间和电场的平方成反比。这是第一次用电流变液颗粒在动态情况下直接验证电偶极子对间的相互作用。发展了一套使用高速CCD摄像机进行扩散波谱（DWS）测量的方法,首次实时测量具有颗粒结构的非各态历经体系的自相关函数,以研究电流变液机理,得到了玻璃微珠电流变液的结构响应时间和力和响应时间;测量了不同电场下体系相关函数的特征衰减时间随时间的变化。在不同电场下测量扩散系数可以反映出相互作用力与电场的平方成正比。     

TiO2包覆石墨颗粒/硅油电流变液的研究

理论计算表明,介质包覆导体颗粒用作电流变液的分散相,可以获得高剪切应力的电流变液.采用溶胶-凝胶技术在尺度为5-10?μm的石墨颗粒表面成功地包覆了TiO2,获得了金红石相TiO2包覆石墨的复合颗粒.配制成复合颗粒/硅油电流变液,其剪切应力与纯TiO2/硅油电流变液相比,可提高一个数量级.当电场强度为1.7kV/mm时,复合颗粒/硅油电流变液的剪切应力可达1.25kPa,电流密度小于10μA/cm2.     

LTNO表面包覆聚苯乙烯材料的制备和电流变性能

采用溶胶凝胶和表面接枝的方法， 合成了一种新型核壳结构的电流变液材料， 其组成为Li0:1(TixNi1-x)0:9O/聚苯乙烯(x=0.02，0.05)．通过透射电镜、X射线衍射和红外光谱分析方法研究了该材料的形貌和结构， 并利用宽频阻抗测量仪、静态电流变测量仪研究了该材料的介电性质和电流变性能， 进而讨论了其结构与电流变性能之间的关系．研究发现，随着Ti含量增加，Li0:1(TixNi1-x)0:9O的介电常数减小，电流变效应减弱，且聚苯乙烯包裹后，介电常数进一步下降，但电流变效应有明显增强．结果表明，利用核、壳两部分各自具有的不同电学和力学性质组合制备得到的核壳结构电流变材料，可具有很高的介电常数，合适的介电损耗以及较小的漏电流密度，其电流变性能可得到明显的提高．     

纳米TiO2颗粒对电流变悬浮液中硅油的挥发增强效应

物理化学性能稳定的二甲基硅油常作为电流变液分散相, 当与纳米量级的介电颗粒混合组成电流变悬浮液时, 在非密闭环境下极易挥发, 时间足够长时, 可完全挥发. 本文通过实验研究了纳米二氧化钛颗粒对二氧化钛和硅油组成的悬浮液中硅油挥发增强现象, 分析表明, 纳米颗粒在电流变悬浮液的硅油气-液界面上形成纳米尺度的凸型曲面, 使液面上蒸气压大大提高, 导致挥发增强. 本文还对颗粒浓度, 环境温度和硅油黏度等对硅油挥发增强效应的影响进行了系统的研究和分析.     

颗粒质量导致的电流变液结构演化特征

考虑电流变液颗粒质量的影响及多粒子近程相互作用,利用等效平板电导模型,由分子动力学方法模拟了泊肃叶流动状态下电流变液结构的演化过程特征;设计制作了实验装置,观测了泊肃叶流动行为,并与模拟结果进行比较.研究表明:在外电场作用下,计及颗粒质量效应后,电流变液结构演化中跃迁区速度变化的峰值减小,进入柱塞区状态的时间延长,柱塞区的宽度加大,且颗粒质量越大,效应越显著.实验观测的泊肃叶流动行为与模拟结果基本相符,且观察到极板壁上的颗粒静止不动,证明了“极板壁上颗粒静止不动”这一假设的正确性 关键词： 电流变液 泊肃叶流动 等效平板电导模型 结构演化     

聚苯胺类电流变体的稳态剪切流动分析

对聚苯胺、及聚苯胺／聚丙烯酸盐复合粒子的稳态剪切流动行为进行了综合考察。结果表明,在交流电场下,电流变体的剪切应力和剪切速率的关系符合Bingham流体形为。并对此现象进行了分析,提出用非理想塑性体的新模型来描述交流电场下聚苯胺类电流变体的稳态剪切流动。     

电流变液中悬浮颗粒的体积与形状的变化

基于偶极近似 ,运用电极化方法 ,定量研究了电流变液中悬浮颗粒在外电场作用下其体积和形状的变化 ,并计算了其体积和形状的相对变化率 .研究结果表明 :悬浮颗粒的体积和形状的相对变化率均与电场强度的平方成正比 ,并与ER本身的性质有关 .一般情况下 ,颗粒的体积和形状的相对变化率分别为 8.4 %和 12 .5 % ,对总体积变化率的贡献为 1.6 8% .这种变化对于ER系统的电涨和电热都作出了贡献 ,仅当将颗粒当作刚性球时 ,其自由能才与电场强度的平方成正比 .     

极性分子型电流变液导电机理研究

极性分子型电流变液是一种新型的电流变材料.其介电颗粒上吸附极性分子,极性分子在颗粒间强局域电场作用下发生取向是产生巨电流变效应的关键.通过对Ca—Ti—O(CTO)体系极性分子型电流变液电流密度的测量发现,其导电行为遵从Poole-Frenkel效应的规律,这是极性分子型电流变液的重要特征之一.而500 ℃处理过的CTO粉体不含极性分子,所配制的电流变液无巨电流变效应,其电流密度随外电场强度近似地呈线性关系,显示出传统电流变液特性.     

TiO2包覆石墨颗粒/硅油电流变液的研究

理论计算表明,介质包覆导体颗粒用作电流变液的分散相,可以获得高剪切应力的电流变液.采用溶胶-凝胶技术在尺度为5—10μm的石墨颗粒表面成功地包覆了TiO₂,获得了金红石相TiO₂包覆石墨的复合颗粒.配制成复合颗粒/硅油电流变液,其剪切应力与纯TiO₂/硅油电流变液相比,可提高一个数量级.当电场强度为1.7kV/mm时,复合颗粒/硅油电流变液的剪切应力可达1.25kPa,电流密度小于10μA/cm². 关键词： 电流变液 包覆 2')" href="#">TiO₂ 石墨     

RESONANCE RESPONSE OF ELECTRORHEOLOGICAL FLUIDS IN VERTICAL OSCILLATION SQUEEZE FLOW

The resonance effect of microcrystalline cellulose/castor oil electrorheological (ER) suspensions was studied in a compressed oscillatory squeeze flow under external electric fields. The resonance frequency first increases linearly with increasing external field, and then shift to high-field plateau. The amplitudes of resonance peak increase sharply with the applied fields in the range of 0.17-1.67 kV/mm. The phase difference of the reduced displacement relative to the excitation force inverses in the case of resonance. A viscoelasticity model of the ER suspensions, which offers both the equivalent stiffness and the viscous damping, should be responsible for the appearance of resonance. The influence of the electric field on the resonance frequency and the resonance hump is consistent qualitatively with the interpretation of our proposed model. Storage modulus G' was presented for the purpose of investigating this influence.     

Structure and dynamics of a dense dipolar system in an electric field and their relevance to electrorheological fluids

Results of computer simulations of a dense system of dipolar spheres in an electric field are summarized. Dissipative and Hamiltonian dynamics algorithms have been used to find energy minima of the system for varying particle densities. The structures obtained by these simulations are in reasonable agreement with experimentally observed structures in electrorheological (ER) fluids. Qualitative agreement is also obtained with the limited available experimental observations on the dynamics of ER fluids.     

稀土掺杂TiO2颗粒的制备及其悬浮液的电流变特性

通过掺杂稀土元素,使TiO2电流变液的屈服强度提高到近5kPa（3kV/mm)。用DSC-TG、IR和XRD等手段对材料的Sol-gel制备过程和产物的晶体结构进行了分析。结果表明纯TiO2和掺杂稀土TiO2凝胶的分解分三阶段完成,并形成锐钛矿结构。掺杂浓度小于一定值时,稀土离子以置换Ti位固溶于TiO2晶格中并引起晶格膨胀。认为适当掺杂所导致的晶格常数变化改善了材料的介电性能,从而使TiO2的电流变性能优化。     

Polar molecule dominated electrorheological effect

The yield stress of our newly developed electrorheological (ER) fluids consisting of dielectric nano-particles suspended in silicone oil reaches hundreds of kPa, which is orders of magnitude higher than that of conventional ones. We found that the polar molecules adsorbed on the particles play a decisive role in such new ER fluids. To explain this polar molecule dominated ER (PM-ER) effect a model is proposed based on the interaction of polar molecule-charge between the particles, where the local electric field is significantly enhanced and results in the polar molecules aligning in the direction of the electric field. The model can well explain the giant ER effect and a near-linear dependence of the yield stress on the electric field. The main effective factors for achieving high-performance PM-ER fluids are discussed. The PM-ER fluids with the yield stress higher than one MPa can be expected.