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.     

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。     

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.     

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     

电流变液中的旋光现象

根据光波在介质中的传播理论，由麦克斯韦方程出发，对非均相结构电流变流导出在外电场与光场交互作用下旋光角ψ与入射线偏振光振动方向与外加电场方向间夹角θ及ζ（取决于电流变液材料本身及外加电场强度）的函数关系式。对不同浓度、不同场强下的SiO2电为液的旋光进行了测量，实验发现，同一场强作用下，旋光角ψ随浓度c的增大而增大；对于同一浓度，旋光角ψ随场强E增大而增大；在浓度c与场强E一定的情况下，旋光角ψ还随θ角而变化。实验结果与理论预测吻合较好。     

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…     

电流变液透光性的可调节特征

利用Ｈｅ－Ｎｅ激光测量ＳｉＯ２和硅油组成的电流变液的透光性，平行于激光束施加电场时，适当浓度的电流变液显示出透光性随电场可调节的特征。垂直于激光束施加电场时，透射光强度迅速下降随后缓慢恢复，但对于高浓度（２％）试样没有观察到透射光强度最初的快速下降阶段。     

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.     

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.     

静电场中水分子的扩散与液固相变

扩散与相变是本科阶段基础物理教学的重要内容.本文以体相水分子系统为例,基于分子动力学模拟,研究静电场环境下水分子的扩散和相变.在较小电场强度情况下,水分子表现出显著的大角度跳跃转动,且转动频次随电场呈先增加后减小的非单调行为.这种大角度跳跃转动的反常电场依赖性与水分子扩散系数随电场强度变化的非单调性存在较强相关性.在电场强度较大时,水分子系统发生液固相变,即电致结冰,并观察到了两种冰相沿电场方向的层状混合堆叠结构.该分子动力学模拟有助于学生从微观层次理解分子扩散与相变等物理现象的分子机制,可作为教学实例培养本科生的科研实践能力.     

硼磷烯量子点的电子结构和光学性质研究

采用紧束缚近似方法对锯齿状六边形硼磷烯量子点在平面电场和垂直磁场调控下的电子结构和光学性质进行了研究.研究表明,硼磷烯量子点作为直接带隙半导体,在无外加电场和磁场作用时,能隙不随尺寸的改变而变化.在平面电场调控下,能隙随电场强度的增加逐渐减小直至消失,平面电场方向几乎不会对硼磷烯量子点体系产生影响,且随量子点尺寸的增大,能隙消失所需电场强度逐渐减小.在垂直磁场调控下,表现为体态的能级在磁场作用下形成朗道能级,而能隙边缘处的朗道能级近似为一个平带,不随磁通量的改变而变化,态密度主要分布于朗道能级处.另外,垂直磁场作用下的光吸收主要是由朗道能级之间的跃迁引起的.     

外场调控下硼磷烯量子点的电子结构和光学性质研究

采用紧束缚近似方法对锯齿状六边形硼磷烯量子点在平面电场和垂直磁场调控下的电子结构和光学性质进行了研究. 研究表明,硼磷烯量子点作为直接带隙半导体,在无外加电场和磁场作用时,能隙不随尺寸的改变而变化. 在平面电场调控下,能隙随电场强度的增加逐渐减小直至消失,平面电场方向几乎不会对硼磷烯量子点体系产生影响, 且随量子点尺寸的增大,能隙消失所需电场强度逐渐减小. 在垂直磁场调控下,表现为体态的能级在磁场作用下形成朗道能级,而能隙边缘处的朗道能级近似为一个平带,不随磁通量的改变而变化,态密度主要分布于朗道能级处. 另外,垂直磁场作用下的光吸收主要是由朗道能级之间的跃迁引起的.     

由BaTiO3晶体结构相变时的介电特性研究其电场作用下的偶极子偏转路径

在不同频率和偏置电场下测量了BaTiO3晶体从三方相到正交相再到四方相相变过程中的介电温谱.基于BaTiO3晶体在电场作用下的偶极子偏转假设和介电特性实验结果,提出BaTiO3各结构相在电场作用下的偶极子偏转路径可以由其相邻相的介电常数随温度的变化特性表现出来.推断出各结构相的偶极子偏转路径,以及偏置电场对偶极子偏转路径的影响.     

电流变液与电-磁流变液的衍射特性

本文把电流变液装置作为反射光栅研究其衍射特性,首次提出由电场强度改变来调节光栅常数的概念.并讨论了同时外加电场与磁场的情况下,电磁流变液的衍射特性.     

平板电极间胶体晶体在电场作用下的各向同性压缩

用直径 300 nm的聚苯乙烯微球配制不同浓度的胶体晶体溶液, 将其快速注入内表面镀有导电薄膜的玻璃样品池中, 形成 (111) 晶面平行于玻璃表面的面心立方单晶结构. 通过激光衍射Kossel线方法, 研究了不同体积分数的胶体晶体样品 及它们在均匀电场作用下晶体结构的变化. 实验发现, 随着电场强度的增加, 胶体晶体表现为各向同性的压缩. 胶体晶体在恒定电场下始终保持面心立方结构, 晶格常数随着电场强度的增加逐渐减小. 实验结果可用电场力、电流体力学作用力及颗粒间静电斥力共同解释: 电场力使带电微球克服静电斥力并沿电场反方向运动导致晶体压缩, 而由电场力作用引起的电流体力学液流产生的持续推力使垂直于电场平面上的胶体微球相互靠近. 本实验为天宫一号搭载科学实验的地基实验. 关键词： 胶体晶体 Kossel衍射 结构变化     

二氢化钚分子激发态结构的外场效应

采用密度泛函(DFT)方法B3LYP/Gen，在Pu为SDD基组、H为6-311++G^**基组水平上优化得到了分子轴方向不同电偶极场(-0.005—0.005a.u.)作用下，二氢化钚的基态电子状态、几何结构、电偶极矩和分子总能量.在优化构型下用同样的基组采用含时密度泛函(TDDFT)方法(TD-B3LYP)研究了同样外电场条件下对二氢化钚的激发能和振子强度的影响.计算结果表明，分子几何构型与电场大小和方向呈现较强的依赖，电场强度增加基态偶极矩随电场强度线性增加，H-Pu-H的角度线性减小，分子总能量线性减小；激发能随电场强度增加而减小，且对电场方向的依赖呈现近似对称性，满足Grozema关系.电场对振子强度的影响比较复杂，但仍满足跃迁选择定则. 关键词： 二氢化钚 激发态 电偶极场 TD-DFT     

强电场作用下反铁电锆钛酸铅的介电行为研究

采用电滞回线方法和偏置直流电场中叠加小交变电场方法研究了锆钛酸铅反铁电陶瓷材料在强电场作用下的介电行为.测量结果显示，锆钛酸铅反铁电材料的介电常数随外加电场强度呈非线性变化，在反铁电 铁电转变的电场区间形成介电峰.表征极化强度随电场强度变化率的微分介电常数εd峰值出现在反铁电 铁电转换电场强度处，最高达到41000.随着偏置电场增加反铁电向铁电体转变过程中，小信号介电常数εc减小；在电场降低铁电回复成反铁电过程中，小信号介电常数εc增大，小信号介电常数εc峰先于微分介电常数εd峰出现.根据电场作用下反铁电 关键词： 锆钛酸铅反铁电陶瓷 介电行为 强电场条件     

金纳米流体的电场可调光学性质

利用多次还原法制备了不同粒径的金纳米颗粒,SEM和粒度分析表明其平均粒径分别为11 nm,35 nm和58 nm.进一步通过表面活性剂辅助的液相转移法制备出不同粒径的油基金纳米流体,测试了金纳米流体在电场作用下的光学性质.结果表明金纳米流体在电场作用下表现出明显的双折射现象,且随电场强度的变化双折射具有可调节性.金颗粒粒径和浓度对折射率有明显影响,在实验采用的浓度范围内,折射率随金颗粒浓度和粒径的增加而减小.最后,利用电流变液结构转变机理对金纳米流体的电致双折射进行了分析. 关键词： 纳米流体 双折射 电流变液