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.     

紫外光诱导液晶相位光栅

使用紫外光诱导取向技术制作了可转换的液晶相位光栅,通过光掩模两次曝光的方法形成光栅条纹.这种光栅制作工艺较为简单,不需要上下基板精确的对准,驱动电压较低.采用He-Ne激光器和光探测器进行测试,结果表明,衍射效率具有电场调制性并出现同预测一致的衍射条纹.对液晶光栅的偏振特性进行了研究,利用琼斯矩阵和衍射理论对液晶相位光栅衍射强度进行了分析和模拟计算.     

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.     

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。     

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：     

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.     

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。     

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     

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     

草酸钛钙正负电流变液在电场下的宏观对比

本文主要从草酸钛钙正负电流变液的宏观表现出发,通过设计光学成像对比实验,拍摄到了正负电流变液各自在直流电场下内部结构的变化过程。得到的观测结果直观地验证了电流变液的内部结构变化,也间接地验证了对应的流变液理论。实验观测一方面解释了正负电流变液的某些光学性质,另一方面探究了相应的正负电流变液样品的形成机理。我们也同时拍摄到了负流变液独特的树枝状结构以及形成过程,并且发现结构形状与电场方向有关,我们尝试对这些现象给出了推测和解释。     

亚波长金属光栅的衍射辐射特性研究

分析了亚波长金属光栅的双边衍射辐射机制和特性.利用运动电子激励亚波长光栅结构,研究了其产生的双边衍射辐射.通过三维粒子模拟软件仿真,得到了光栅上下空间的电场空间分布,结合结构辐射布里渊图,证明了亚波长对称光栅上下半空间的衍射辐射场分布同样可以由Smith-Purcell辐射公式来解释,即主要有电子运动速度和光栅周期决定,并分别研究了缝隙宽度、光栅厚度对上下半空间衍射辐射的影响.为进一步研究下半空间的衍射辐射场,采用了非对称的光栅结构,研究表明非对称光栅下半空间衍射辐射场不仅取决于电子运动速度和结构下表面的周期,同时也与电子运动激励起的上半空间的辐射频率范围密切相关.     

声光Naman-Nath衍射特性的研究

讨论了液体介质中的超声相位光栅的形成,根据声光相互作用类型的区分标准,在液体介质的超声光栅实验中声光相互作用一般为Naman-Nath衍射;相位光栅可以由声行波和声驻波形成,且形成的各级衍射条纹极大均由相同的光栅方程决定,各级衍射条纹的强度由相应阶次的J2m函数值决定;在此基础上给出了衍射条纹和衍射光强的分布特点.     

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。     

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…     

全内反射式衍射光栅近场光学特性

 利用傅里叶模式理论分析了具有高衍射效率的全内反射式衍射光栅在TE 和TM偏振态下的近场光分布特点,讨论了光栅结构参数以及入射角度对光栅内电场增强的影响。结果表明：全内反射光栅内部电场分布对偏振态较敏感,光栅槽深和占宽比对电场增强影响较小,光栅内的峰值电场随光栅周期增大而增大,并且峰值电场随着入射角度的增大而减小。在应用于高功率激光时,降低光栅内部的电场增强可以有效降低损伤风险。     

电寻址液晶光阀系统上的叠栅条纹的观察与测量

利用电寻址液晶光阀系统生成叠栅条纹,对教学实验室中较难实现的圆形光栅及其动态叠栅条纹进行了模拟,并且利用电寻址的动态叠栅条纹测量了圆形光栅转速.此外,提出了远场衍射观察光线偏折的方法.