四臂星型聚电解质刷在外加三价盐离子和电场下的塌缩

本文采用Langevin动力学模拟的方法,研究存在三价盐离子时,接枝在带相反电荷的极板上的部分带电的四个臂星型链呈现出的塌缩现象. 结果表明,在电场作用下,接枝星型链的平均带电分数和盐浓度在带电单体和三价盐离子的竞争性吸附中起关键作用. 对于接枝在带相反电荷的极板上的带电分数较高的星型链,刷子会塌缩到接枝极板上,并会产生极板表面电荷的过度补偿现象. 当带电分数较低时,如果星型链所带电荷数与三价盐离子电荷数相同,即使在很低的盐浓度下,极板对三价盐离子的吸引能力也高于对星型链中的带电单体的吸引. 结果表明,星型链在带电分数较低的情况下,三价盐离子的加入不会导致接枝电极表面电荷的过度补偿. 此外,本文还研究了三价盐离子对电场作用下星型刷的拉伸的影响.     

半刚性聚电解质链与带相反电荷颗粒复合体系的动力学模拟

用Langevin动力学研究了半刚性聚电解质链与带相反电荷球状颗粒在溶液中的复合体系，并研究了链的拉伸性质.具体考察了带电颗粒的电量以及溶液中盐离子浓度对复合体系的影响.链两端没有施加外力的情况下，当溶液中盐离子浓度较低时，复合体系呈现一种串珠状结构；当溶液中盐离子浓度较高时，复合体系转变为一种聚集态结构.链的两端施加外力的情况下，带电颗粒从链上脱落的过程可以分为两步. 关键词： 聚电解质链 Langevin动力学 Debye-Hückel长度     

带电聚合电介质表面吸附理论研究

应用聚合电介质吸附的定标理论,根据介质和表面电介质常数的比率,考虑多化合价吸附电介质之间强相关性作用,我们提出一种表面排斥电荷的近似定标理论方法,根据这种方法把电介质表面吸附层的相图分为本质上不同的两大类。从相图可知：当表面电荷密度低（或体带相反电荷离子密度高）,这时表面和体带相反电荷离子密度几乎相同;一旦表面电荷密度足够高,就使带相反电荷的离子在表面上浓缩。据此,可确定在这个区域内,低化合价聚合电介质形成一个相关的多链状态,当化合价足够高时,由于近邻链之间的更强排斥增强,使状态转变成单链。     

带电聚合电介质表面吸附理论研究

摘要：应用聚合电介质吸附的定标理论,根据介质和表面电介质常数的比率,考虑多化合价吸附电介质之间强相关性作用,我们提出一种表面排斥电荷的近似定标理论方法,根据这种方法把电介质表面吸附层的相图分为本质上不同的两大类。从相图可知：当表面电荷密度低（或体带相反电荷离子密度高）,这时表面和体带相反电荷离子密度几乎相同;一旦表面电荷密度足够高,就使带相反电荷的离子在表面上浓缩。据此,可确定在这个区域内,低化合价聚合电介质形成一个相关的多链状态,当化合价足够高时,由于近邻链之间的更强排斥增强,使状态转变成单链。     

看图学物理

<正>一、电场屏蔽如果将一个带电荷的物体靠近一个不带电荷的物体,那么不带电荷的物体靠近带电物体的一端立即会出现相反的电荷,这就是静电感应。图1所示。     

盐离子对蛋白质带电特性的影响

本文应用分子理论,研究盐离子对蛋白质带电特性的影响,理论模型考虑蛋白质与阴离子的结合作用。研究发现,由于蛋白质与阴离子的结合,距离蛋白质表面附近处的阴离子被吸附在了蛋白质表面,在距离蛋白质表面附近区域,阴离子分布较少。通过计算体系中的静电势,我们发现,在距离蛋白质表面附近,静电势呈现了较大的负值,带正电荷的阳离子感受到静电吸引,会出现在距离蛋白质表面附近的区域,这会使得在距离蛋白质表面附近的区域,阳离子数目增多。这样,在不同阴离子浓度、以及阴离子与蛋白质不同结合能条件下,阴离子会在不同程度上影响蛋白质的带电特性、影响体系中的静电特性。通过考察不同结合能条件下,蛋白质表面电荷面密度随阴离子浓度的变化关系还发现,较大的结合能会使得阴离子与蛋白质结合增快,蛋白质表面会呈现从正电荷态向负电荷态的转变。理论结果符合实验观测,由此表明,盐离子与蛋白质的结合导致蛋白质表面带电特性的改变,是盐离子影响蛋白质带电特性的本质。     

球形聚电解质刷的自洽场模拟

利用自洽场理论(self-consistent filed theory,SCFT)研究了聚电解质体系盐浓度、链接枝密度及带电比对球形聚电解质刷相行为的影响,并和标度理论3种刷型的标度关系进行了对照.自洽场理论计算结果不仅给出了3种类型聚电解质刷的行为趋势,而且可以为不同类型重叠区的刷行为提供更多细节信息.离子的密度分布表明体系始终是局部电中性的,加盐刷与中性刷有相似之处,而渗透压刷的接枝链并不是均匀伸展.盐浓度下降时,单体自由端分布移向外层并出现排空区.     

多重镜像法求解三带电金属球的电场

镜像法是求解静电场的一种基本方法.本文通过电容法和电荷法两种方法来求解三金属球体系的多重镜像电荷,进而将带电金属球在空间的电场替代为各个等效电荷和镜像电荷产生的电场.通过对比电场的分布,验证了两种方法的正确性和一致性.进一步的研究结果表明,调节第三个金属球的位置和带电量可以实现两金属球之间的相互作用力由吸引向排斥的转变.结合Matlab软件,我们直接给出了双球和三球体系时电势在空间的分布.     

带电线电场中导体球上的特定电荷分布

研究了带电导体球在带电直线电场中的电荷分布问题,并计算了两种特定情况下导体球表面的电荷密度.     

外电场下PbO作硫化剂交联聚乙烯分子结构及特性

本文研究外加电场对离子交联聚乙烯的微观结构和能量特性的影响,使用分子模拟法建立PbO作硫化剂的交联聚乙烯分子模型,通过半经验法对模型进行几何优化同时施加沿X轴方向的外电场,计算离子交联聚乙烯的分子总能量、偶极矩、极化率、分子轨道能量、能隙、红外光谱、电荷分布并进行分析.得出结论:随着外加电场的上升,交联聚乙烯分子结构会发生变化,当外加电场过大时本文所建交联聚乙烯分子离子盐桥的S-Pb-S键将会发生断裂形成自由基.外加电场会使分子内部的电荷从交联聚乙烯碳链端部向离子盐桥转移,盐桥处Pb原子电荷量不断积累,到达临界点时将会断裂形成电荷量较大的Pb自由基,在外加电场的作用下进一步影响交联聚乙烯分子的稳定性导致其性能下降,研究结果对交联聚乙烯的电树枝老化生成提供参考.     

双辉光放电静电场数值模拟及场分布边角效应分析

根据双辉光放电3个电极极板上的电势,利用边界元积分方程建立以面电荷密度为未知量的离散方程,通过求解线性方程组计算3个电极极板上面电荷的不均匀分布.由极板上的不均匀面电荷分布计算在真空状态下空间任意一点的电势和电场的空间分布,利用数值解对真空状态下双辉光离子渗金属实验装置场分布边角效应进行了分析.     

改进验电器的设计及其应用示例

基于电场中带电体受力方向与所带电荷的类别有关改进了传统的验电器,带电指针可以左右偏转,直接区分物体带电类别;通过改变外接电压源的电压改变电场,调节验电器的量程.改进验电器可以用来探究摩擦起电、静电感应起电和静电平衡条件下导体带电的规律.     

静电乒乓

一个接地的金属球稍远离范德格拉夫起电机的带电球壳(如图示)。以防止电弧放电.当起电机带电时,其电场将迫使电子离开接地的金属球,使得接地金属球带正电.用一个乒乓球或一个灯草球,在其外表面蒙上一层金属箔,并用一细绳将其吊在起电机的带电球壳与接地金属球之间,在电感应作用下,小球则被吸引向最靠近的金属球.一旦与一金属球接触,它即获得同种电荷,则又互相排斥,而奔向另一金属球.这样,此小球将来回跳跃运动,直到起电机放电完毕为止.静电乒乓@Robert J.Krohl @杨鸿鸣$河南新乡师范学院物理系     

多价抗衡离子诱导聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)刷构象转变的UCST行为

本文应用分子场理论,研究pH、[Fe(CN)_6]~(3-)诱导聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)刷的上临界溶解温度(UCST)构象转变与结构特性.理论模型考虑p H和[Fe(CN)_6]~(3-)对PDMAEMA刷体系的静电调控作用.研究发现,在不同[Fe(CN)_6]~(3-)浓度、不同p H条件下,PDMAEMA刷呈现了UCST构象转变行为.由于p H调节PDMAEMA单体质子化,[Fe(CN)_6]~(3-)通过与PDMAEMA带正电荷的单体结合,形成了在PDMAEMA链内以[Fe(CN)_6]~(3-)为中介的带电单体间的静电吸引结合.随着温度升高,[Fe(CN)_6]~(3-)与PDMAEMA带正电荷的单体结合被破坏,[Fe(CN)_6]~(3-)在链内凝聚导致的静电屏蔽效应减弱,PDMAEMA链内带电单体间的静电排斥增强,PDMAEMA刷的构象呈现了从塌缩到溶胀的UCST转变行为,并且在较高[Fe(CN)_6]~(3-)浓度条件下,PDMAEMA刷构象转变的UCST增高.在较低p H值条件下,较多的PDMAEMA单体被质子化,[Fe(CN)_6]~(3-)与PDMAEMA带正电单体的结合增强,PDMAEMA刷构象转变的UCST增大.基于pH和[Fe(CN)_6]~(3-)对PDMAEMA刷体系中的静电调控效应,可以预言,在较小p H和较大[Fe(CN)_6]~(3-)浓度条件下,PDMAEMA链在垂直培基表面沿着链方向形成结节状结构.这是由于以[Fe(CN)_6]~(3-)为中介的链内带电单体间的静电吸引作用增强,导致临近单体间汇聚结节.我们的理论结果符合实验观测,由此表明,pH调节PDMAEMA单体的带电状态,以及[Fe(CN)_6]~(3-)在PDMAEMA链内凝聚导致的静电屏蔽效应,决定着PDMAEMA刷的UCST构象转变和结构特性.     

避开矢量分析推导电场能量密度公式

在讨论静电能问题时,大多数教科书都详细地推导了带电体系的静电能公式,对于能量定域于电场的观点,相比之下显得轻描淡写.究其原因,大概是推导能量密度公式涉及矢量分析.本文介绍一种避开矢量分析推导能量密度公式的方法,意在强化能量定域于电场的观点,强化对静电场基本规律的认识. 我们知道,点电荷系的静电能是一个表面电荷密度为σ、电位为U的带电导体,可以看成无限多个点电荷的带电体系,其静电能是表面电荷密度分别为σ1、σ2、…、σN,电位分别为 U1、U2、…、UN的导体系的总能量则为 按照能量定域于电场的观点,建立带电体系的过程就…     

同种电荷能相互吸引吗?

许多生物大分子 (如DNA等 )常常会出现一些违反物理学中基本规律的现象 ,例如它们虽然具有相同符号的电荷 ,但却能相互吸引并在水中聚集成团 ,称为丛生现象 .科学家们认为这种丛生现象的产生一定是由于某些溶于水中的离子或带电小分子抵消了大分子的电荷所形成的 ,但却不能破解其中的机理与细节 .最近美国Illinois大学的生物物理学家G .Wong和他的同事们对这个问题开展了研究 ,他们对同种电荷相互吸引进行了一些简单的实验后发现 ,想使同种电荷发生相互吸引必需要在离子大小的范围内才有可能 .在许多年以前 ,生化学家们早就发现要使带电…     

ZnS:Er3+的激光选择激发—一种立方对称Er3+中心

本文首次报导了用激光选择激发技术研究Ⅱ-Ⅵ族化合物中三价稀土离子中心的结果.用激光选择激发技术分辨出ZnS:Er3+中一种具有立方对称的中心,确定了基态和激发态的晶场分裂。根据点电荷模型计算和实验结果,该中心的结构是Er3+离子处于填隙位置,最近邻配位体是四个带正一价电荷的电荷补偿离子.该中心的发射光谱中发现由于发射局域声子产生的声子伴线。     

盐离子对DNA延伸力的影响

在Ahsan等给出的描述DNA分子弹性的两状态虫链模型的基础上,考虑到盐离子浓度对静电自由能的影响,得到了延伸力随盐浓度的变化规律,结果表明:在低力和高力范围延伸力受盐浓度的影响较小,相变延伸范围随盐浓度的增加非线性增加,与实验测量一致.     

极板形貌修饰对电流变液/极板界面滑移抑制实验研究

被外电场极化而固化的电流变液容易在极板处产生剪切滑移而降低其力学性能.使用抛光、激光打坑、覆盖尼龙网和光刻腐蚀四种方法对极板形貌进行了修饰,并对电流变液的压缩力学性能进行了测试.研究表明,光滑极板和光刻腐蚀柱阵列极板易产生界面滑移而压缩强度较低,粗糙坑阵列和覆盖尼龙网可抑制界面滑移而压缩强度高.极板形貌增强极板附近局部电场强度,强化了链末端与极板间的作用,迫使链结构屈服位置远离链末端,从而有效抑制了滑移.研究结果对进一步认识电流变液的屈服强度,提高电流变器件的力学性能有重要参考价值. 关键词： 电流变液 滑移 极板形貌修饰 压缩应力     

平行板电容器极板间作用力的讨论

在计算平行板真空电容器极板间作用力F时,有些学生直接利用A板带电表面上的合场强E0=乘以其上的电量(- q),求得作用力 F=。这里负号表示作用力向下,s为极板面积,ε0为真实介电常数。这一结果比正确答案大了一倍。 其实,在计算极板A所受的力时,由于A板上电荷元间的相互作用是内力,共合力为零。因此,我们不需考虑A板上电荷产生的场对其自身的作用,只要计算B板在它这里所产生的场EB=()对它的作用。于是,A板所受的作用力应为(1) 在上面的计算中,我们把极板上的电荷看作为面电荷分布。实际上,电荷是分布在表面附近一厚为几埃的薄层中。如果…