电场方向对电流变液剪切应力的影响

采用分子动力学模拟的方法,研究了电场方向对电流变液剪切应力的影响结果表明由于流体中自发倾斜链的形成,剪切应力对电场方向有明显的依赖关系,并且在某些特定方向应力会显著增强一种关于电流变液理想结构的理论模型计算证实了该结果,这样人们可通过选择电场的最优方向来增强电流变效应,而不需要额外的能量消耗,从而为电流变液走向实用提供了一条可能的途径 关键词：     

巨电流变效应及其机理

文章介绍了一种全新的电流变材料，即一种具有巨电流变(giant electro-rheological，简称GER)效应的纳米颗粒电流变液．之所以称之为“巨”，是因为此类材料的电流变效应远远突破了通常理论所预测到的“上限”，其剪切强度超过100kPa．同时文章作者还发现，此类电流变效应与外加电场呈线性变化关系，而非通常的二次方关系．用所提出的“表面极化饱和”模型圆满地解释了GER效应的实验结果．     

电流变液中的电导率问题

直汉电场中电导率的微小变化会影响电流变效应是一个显见的事实，但长期以来，在电流变机理的研究中却被忽略。文章介绍近年来电流变液中的电导率问题研究的若干重要进展，包括经典点偶极子模型在直流电场中的改进、负电流变效应和电流变液的电导模型。     

双液相电流变液的光学透射特征

液-液分散体系是一类重要的软物质,双液相电流变液属于液-液分散体系.在外加电场作用下,双液相电流变液内部结构可以发生改变,因而导致它的各种物理性能变化.本项工作研究了在电场与光场共同作用下的双液相电流变液的光学性能,了解其可调节透射率特征.     

电流变液研究获重大突破——发现巨电流变效应

一般液体在温度降低到凝固点时发生液 -固转变 .而电流变液则是在电场作用下可从液体转变成固体的物质 ,其剪切强度随电场的增加而变大 ,这种变化快速、可逆 .它是独一无二的软硬程度可调节的智能材料 ,有重要应用价值 .最近温维佳博士等研究成功具有巨电流变效应的材料 ,是电流变液研究的重大突破 .封面示意此种电流变液在不同电场强度时 ,剪切强度值所相应的物质 ,分别相当于硅油、豆腐、硬泡沫、硬橡胶和塑料 .封面右下角图中为巨电流变流体 .详细报道见本期第 777— 779页 .电流变液研究获重大突破——发现巨电流变效应$中国科学院物理…     

电流变液中的双折射现象观察

本文研究了电流变液(ER流体)可调节的双折射现象,激光束垂直于电场方向,利用He-Ne激光器对SiO₂、季戊四醇和硅油组成的ER流体进行测量.发现当一对偏振片互相正交,不加电场时,没有光线射出;当施加电场时,就有光线射出,透射光强度随电场增大.对于相同材料的ER流体,低浓度的ER流体双折射现象更加明显,电流变液双折射现象起因于颗粒在电场作用下排列成链状或柱状结构.     

电流变液的微波透射调控行为

依据外电场作用下电流变液结构由各向同性转变为各向异性及介电性能改变的实验事实,建立了微波穿透电流变液样品的理论模型,导出了微波透射率的基本表达形式.理论模拟显示:当电流变液的介电常量小于所处环境的介电常量时,透射率随电场的增加而增加;反之则减小.实验研究表明:电流变液的微波衰减(透射率)的变化可以通过电场来调控.分析认为在外加电场作用下,电流变液结构转变和介电性能的变化是导致微波透射率可调控的主要原因.     

电流变液的微波透射调控行为

依据外电场作用下电流变液结构由各向同性转变为各向异性及介电性能改变的实验事实,建立了微波穿透电流变液样品的理论模型,导出了微波透射率的基本表达形式.理论模拟显示:当电流变液的介电常量小于所处环境的介电常量时,透射率随电场的增加而增加;反之则减小.实验研究表明:电流变液的微波衰减(透射率)的变化可以通过电场来调控.分析认为在外加电场作用下,电流变液结构转变和介电性能的变化是导致微波透射率可调控的主要原因.     

外电场与微波交互作用下BaTiO3电流变液的透射特征

分别考虑了微波传播方向与电流变液颗粒链相垂直和平行的情况,对BaTiO3电流变液微波透射行为进行了实验研究。发现BaTiO3电流变液微波透射率可由外电场调控。在垂直的情形,当流体浓度较低时,透射率随电场强度增加而减小,并且随浓度增加电场调节微波透射率的变化幅度增加。浓度超过一定值时,透射率随电场出现由减小向增加的改变,存在透射率的极小点。在平行的情形,发现透射率随电场强度增加而减小。另外透射率随电场强度变化具有延时性,对于给定浓度的情形,电场强度增加延时性明显减小。     

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.     

液晶在电场和剪切耦合作用下的流变学行为

本文通过理论和实验对液晶 5CB在剪切和电场耦合作用下流变行为进行了研究. 采用液晶连续理论, 建立了包括界面锚定能, 弹性自由能, 介电自由能和流动能在内的系统 Gibbs自由能公式, 通过最小化系统自由能的方法求解液晶在剪切和电场耦合作用下的取向分布及其黏度变化, 从分子基础模型上揭示了液晶在耦合作用下的流变行为、微观机理及其影响规律, 并通过流变测试对此进行验证. 对比分析了理论和试验结果的误差和原因, 发现界面锚定效应对于液晶分子的取向和黏度具有重要影响. 理论和试验结果均表明, 液晶在电场作用下具有明显的电黏效应, 表现出非牛顿流变行为, 其黏度值由剪切和电场的竞争和耦合作用共同决定. 在外电场作用下液晶的黏度可以增加到初始值的 4倍左右, 液晶这种其自身黏度可随着外场 (例如运动速度) 改变的特性在一定的条件下可以自适应地满足不同工况对黏度的要求, 这对实现智能摩擦润滑具有重要的意义. 关键词： 液晶 流变行为 电黏效应 耦合作用     

电流变液微波反射可调控性

研究了纳米二氧化钛包覆高岭土和钇掺杂钛酸钡两种电流变液的微波反射行为.实验发现，在垂直于微波传播方向电场作用下，两种电流变液微波反射系数均随电场强度的增大而增大；钇掺杂钛酸钡电流变液微波反射系数变化幅度比二氧化钛包覆高岭土电流变液宽，并且电场调节的能力随浓度的增加有减弱的趋势.对钇掺杂钛酸钡电流变液存在一个临界浓度，低于这个浓度，电场的调控能力随电场强度的增加而增大，高于这个浓度，电场的调控能力随电场的增加先增大后减小.另外，二氧化钛包覆高岭土电流变液反射回波相位随电场强度的增大出现最大值后逐渐减小趋于平 关键词： 电流变液 微波反射 相位     

电流变液的研究进展及应用前景

电场致流变液体（电流变液）是一些高介电小颗粒和低介电油液的混合体，它在高电场作用下呈现液体与固体间的变换，变换时间为几毫秒，而且变换可逆。阐明了电流变液的原理，综述了电流变液在机制、材料及应用等方面的研究现状，并介绍了电流变液在技术和工业上广泛的应用前景。     

微晶纤维素电流变液在挤压流中的粘弹性

测量了微晶纤维素/蓖麻油悬浮体构成的电流变液在挤压流中的动态粘弹性.给出了平行于电 场方向的储能模量G′和损耗模量G″对电场和应变幅度的依赖关系.实验显示,当电场超过 临界电场后,随着应变幅度增加, 电流变液的粘弹性从线性变到非线性,电流变液出现了应 变导致的“类固体”和流体之间的转变过程. 还研究了应变幅度和振荡频率对电流变液粘弹性非线性的影响. 关键词： 电流变液 挤压流 粘弹性     

电流变液态光栅实验研究

利用电流变液在电场作用下可以形成周期性链状结构的性质，在实验上制作了电流变液态光栅。搭建了产生均匀、细小激光光束的光路装置，调制了均匀、浓度适当的电流变液，并以此为材料在电场作用下形成了电流变液态光栅。利用电流变液态光栅，观察到了标准的光栅衍射现象。测量了电流变液态光栅的光栅常数、衍射条纹间距等实验数据，分析处理，总结了数据。为了验证流体光栅的物理性质，进一步做了液态光栅和传统固态光栅的对比实验，发现两者的对比度十分良好。     

电流变液的旋光与椭偏光行为

本文研究了电流变液(ER流体)的旋光行为及椭偏光行为.激光束垂直于电场方向,利用HeNe激光器对SiO₂、Si₃N₄和硅油组成的ER流体进行测量.发现电流变液样品存在旋光现象,且对于同一种浓度的ER流体,随着电场强度的增大,旋光角度增大.在同一电场强度下,旋光角度随着浓度的增大而增大.当浓度大于某一值c₀时,旋光角度开始减小,在不同电场强度下,透过电流变液的椭圆偏振光性质不发生改变,且随着电场强度的增大,透射光强度随之增大.电流变液的旋光行为及椭偏光行为起因于在电场作用下ER流体由各向同性的液体转变为各向异性的液体.     

电流变液在平行平板剪切下的动态响应

建立了用于测试电流变液在两平行平板间剪切时对外加高压阶跃电场的剪切应力响应的实验测试系统。此系统对剪切应力变化的时间分辨率可以达到10μs量级。利用此系统对基于沸石和硅油的电流变液的极化和退极化过程,电流变液在不同外加电场强度和不同剪切速率条件下的剪切应力上升和撤去电场时剪切应力的下降过程进行了研究。研究发现电流变液的剪切速率越高,其响应时间越短,随着外加电场的升高,响应时间略有增加。此实验结果与其他现有相关研究结果比较吻合。     

极性分子型电流变液

电流变液在电场作用下软硬连续可调的奇特性质具有广泛和重要的应用价值。传统电流变液是基于颗粒极化产生的相互作用,根据介电理论预测,其剪切屈服强度的上限约为10kPa。电流变液被发明50年来,阻碍其应用的主要原因是剪切强度低。近年来发明的"极性分子型电流变液"是一类新型电流变液,其屈服强度比传统电流变液大一个数量级以上,且与电场强度呈线性关系,这一点和传统电流变液中的平方关系也明显不同。文章作者提出了极性分子在颗粒间强局域电场中的取向并与极化电荷作用的模型,成功地解释了观察到的实验现象。根据这一原理,有可能制备出屈服强度高达MPa的电流变液。     

微晶纤维素电流变液压在挤压流的粘弹性

测量了微晶纤维素／蓖麻油悬浮体构成的电流液在挤压流中的动态粘弹性,给出了平行于电场方向的储能模量Ｇ’和损耗模量Ｇ”对电场和就变幅度的依赖关系,实验显示,当电场超过临界电场后,随着应就幅度增加,电流变液的粘生从线性变到非线性,电流变液出现的应变导致的“类固全”和流体之间的转变过程,还研究了应变幅度和振荡频率对电流变液粘生非线性的影响。     

固液双相电流变系统流动过程的相转变特性

考虑电流变液多粒子近程相互作用，利用等效平板电导模型，研究了电流变液流动过程相转变点的特性，并设计实验观察了电流变液中的这种相转变现象.研究结果表明，电流变液在一定压力梯度作用下发生流动，此时为双相流；当外加电场达到某一值时，电流变液中颗粒不流动，由固液双相流转变为液体单相流动，发生场控相转变，理论模拟结果与实验观察结果基本相符.阈值电场随外加压力梯度的增加而加大，随颗粒浓度的增加而减小. 关键词： 电流变液 颗粒流 相转变