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     

微流芯片

介绍了基于电流变液控制的微流芯片的工作原理和制作过程，由于电流变液的粘度随外加电场的增加而增大，且这种改变是可逆的，响应时间也极快（毫秒量级）。利用此特性，作者设计制成了电流变液数值型微流阀。基于此类微流阀，作者制成了一系列微流器件，例如：微流混合装置、微减震器以及微流泵。     

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。     

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.     

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。     

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.     

金属纳米球颗粒的非局域等效电磁参数

基于电磁散射理论,利用散射等效原理,将具有空间色散(非局域)介电特性的金属纳米球颗粒转换成无空间色散(局域)介电特性的颗粒,并得到其等效介电常量和等效磁导率.结合实例,发现由于金属纳米球颗粒内部纵模电场的存在,在这两种情况下的电磁参数存在差异,且在低频段现象尤为明显.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

胆甾相液晶散射光的特性研究

基于胆甾相液晶的电光特性,进行了液晶散射光相干性与不同外加电场之间关系的实验研究.利用反转剪切干涉仪具体测量了不同外加电压条件下液晶散射光的空间相干性,得出了液晶散射光相干性随外加电场变化的初步规律.结果表明,胆甾相液晶散射光的强度以及空间相干性可以由外加电场调制.     

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。     

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．     

基于电流变液结构的光栅衍射实验研究

电流变液作为一种智能材料,在外加电场作用下其物理性质会发生改变,并从液态转变为类固态。电流变液颗粒在均匀电场下形成偶极矩并导致链状结构的产生,在宏观上聚合成不透光的柱状条纹。在特定条件下,不透光的链状结构形成周期性排列,类似光栅的结构。我们设计了相应的实验,研究了基于电流变液结构在匀强电场下的光栅衍射现象。研究结果表明,电流变液浓度作为主要因素,影响条纹结构清晰程度、光栅常数、狭缝宽度、衍射主极强间距并决定了衍射图样是否明显。     

平行平板间电流变液非零压力梯度Couette流动的稳定性分析

采用Rajagopal和Wineman所提出本构方程,对电流变液在二维平行平板间非零压力梯度Couette流动的线性稳定性问题进行研究。通过分析和数值计算发现,任何壁面运动都将使流动稳定性增强。在外加电场存在的情况下,电流变液效应也将使流动稳定性增强。