电流变液中悬浮粒子形状与其固态结构之间的关系

采用近邻相互作用近似方法 ,计算了电流变液中悬浮粒子的形状对电流变液呈固态时基本结构的影响 .结果表明 :基本结构将随着悬浮粒子形状的变化而变化 ,特别是在扁椭球情况下 ,固态结构的相互作用能出现几个数量级的变化     

电流变液中悬浮粒子的布朗运动与其聚集之间关系

在外电场作用下,电流变液中粒子链的聚集与其布朗运动密切相关。为了具体分析这种关系,采用不分离但有相互运动的双球构成的系统去简化粒子链。通过分析双球系统布朗运动特性,得到其无规运动轨迹维数小于2,大量这样的系统在平面中就不可能均匀分布。这说明由于存在布朗运动,在外电场中电流变液中粒子链必然相互聚集,即形成高密度区与低密度区。 关键词：     

电流变液中悬浮颗粒的体积与形状的变化

基于偶极近似 ,运用电极化方法 ,定量研究了电流变液中悬浮颗粒在外电场作用下其体积和形状的变化 ,并计算了其体积和形状的相对变化率 .研究结果表明 :悬浮颗粒的体积和形状的相对变化率均与电场强度的平方成正比 ,并与ER本身的性质有关 .一般情况下 ,颗粒的体积和形状的相对变化率分别为 8.4 %和 12 .5 % ,对总体积变化率的贡献为 1.6 8% .这种变化对于ER系统的电涨和电热都作出了贡献 ,仅当将颗粒当作刚性球时 ,其自由能才与电场强度的平方成正比 .     

颗粒质量导致的电流变液结构演化特征

考虑电流变液颗粒质量的影响及多粒子近程相互作用,利用等效平板电导模型,由分子动力学方法模拟了泊肃叶流动状态下电流变液结构的演化过程特征;设计制作了实验装置,观测了泊肃叶流动行为,并与模拟结果进行比较.研究表明:在外电场作用下,计及颗粒质量效应后,电流变液结构演化中跃迁区速度变化的峰值减小,进入柱塞区状态的时间延长,柱塞区的宽度加大,且颗粒质量越大,效应越显著.实验观测的泊肃叶流动行为与模拟结果基本相符,且观察到极板壁上的颗粒静止不动,证明了“极板壁上颗粒静止不动”这一假设的正确性 关键词： 电流变液 泊肃叶流动 等效平板电导模型 结构演化     

高性能石油焦颗粒电流变液的研究

采用未经精制的石油催化裂化油浆的一步炭化产物,研究了将其作为电流变液粒子的可能性、条件和电流变性能。研究结果表明,经由油交论所得焦化颗粒配制的电流变液的力学性能,在2kV/mm直流场强下可达2kPa以上,电流密度不超过60μA/cm^2,长期静置颗粒无明显沉降,是一种性能优良的实用型电流变液。     

奇特的电流变液

 电流变液(ＥｌｅｃｔｒｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＦｌｕｉｄ)是由高介电常数的固体颗粒悬浮于某种低介电常数、低黏性的不导电液体中所形成的,未加电场时,电流变液内的颗粒无序分布,施加电场后,颗粒迅速聚集成跨越电极的链或柱,当施加的电场足够大时,电流变液转变为类似固态,撤去外电场时,又恢复为液态,这一液固两态相变的响应时间为毫秒量级,这一奇特属性,再加上电流变液的电导率低,产生电流变效应所需的电功输入少,电流变液的电热效应低,使得电流变液在工业技术中有着极大的潜在应用。     

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。     

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。     

导电球简立方格子有效介电常数的计算

基于MaxwellWagner模型,推导出有效介电常数关于颗粒体积比的一系列正幂项解析表达式,计算导电球颗粒悬浮于介质或导电液体中构成的简立方格子结构的有效介电常数.数值计算结果表明:在高频条件下(0.1～1.0kHz),有效介电常数主要由导电球颗粒与液体的介电常数比决定,而在低频或直流条件下,导电球颗粒与液体电导率比则起主要作用;有效介电常数的虚数部分有时会很大,即电流变液中的电致损耗有时会相当强,在设计高性能的电流变液时,体系的电导率效应不能忽略.     

Adaptive optical properties of ER fluid incorporating composite particles

Electrorheological (ER) fluid is one of the popular materials used in smart materials and structures. The material properties of ER fluid can be changed markedly while an external electric field is imposed on ER fluid domain. In this paper, the optical properties of ER suspensions consisting of composite particles dispersed in silicone oil are investigated. Both dc and ac electric fields are utilized to be imposed on ER fluid. The transmissivity of light through ER fluid under various electric fields is detected and analyzed. It is shown that the transmissivity of light increases with the increasing electric field strength and time. The change of transmissivity is caused by the formation of particle chains. The higher the particle concentration, the faster the change occurs. When an ac electric field is applied, the transmissivity can be affected by the frequency of electric field.     

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。     

含复介电常量一维光子晶体量子阱结构研究

利用传输矩阵法研究了实介电常量和含复介电常量时一维光子晶体的透射谱.结果表明：两种情况下均构成光量子阱结构,并且光量子阱结构的透射能带谱位置和结构相同,但在含复介电常量负虚部情况下共振透射峰出现很强的增益现象,而在含复介电常量正虚部情况下共振透射峰则呈现明显的衰减现象.     

稀土掺杂TiO2颗粒的制备及其悬浮液的电流变特性

通过掺杂稀土元素,使TiO2电流变液的屈服强度提高到近5kPa（3kV/mm)。用DSC-TG、IR和XRD等手段对材料的Sol-gel制备过程和产物的晶体结构进行了分析。结果表明纯TiO2和掺杂稀土TiO2凝胶的分解分三阶段完成,并形成锐钛矿结构。掺杂浓度小于一定值时,稀土离子以置换Ti位固溶于TiO2晶格中并引起晶格膨胀。认为适当掺杂所导致的晶格常数变化改善了材料的介电性能,从而使TiO2的电流变性能优化。     

不同施肥处理对潮土胡敏酸结构特性的影响

研究了饼肥,绿肥,秸秆肥三种处理在等氮等磷条件下对胡敏酸结构特性的影响,采用元素分析,显微红外,固态13C-NMR三种分析方法进行结构解析,结果表明：不同施肥处理的胡敏酸在化学组成和结构上类似,但还有很多明显的差别。(1)饼肥处理的胡敏酸H和N含量最高,绿肥处理的胡敏酸含O量最大,秸秆肥处理的胡敏酸含C量最高 (2)红外分析显示,三种处理的胡敏酸均含有蛋白质及碳水化合物,饼肥处理的胡敏酸含氨基化合物最多,绿肥处理的胡敏酸含羟基,脂肪烃含量最大,秸秆肥处理的胡敏酸含醇,酚含量最高;(3)固态 13C-NMR数据表明饼肥处理的胡敏酸含有最多的羧基碳,绿肥处理的胡敏酸含有烷基碳,羰基碳最多。秸秆肥处理的胡敏酸烷氧基碳,芳香碳含量最大。     

不同加速层材料对固态阴极射线发光的影响

在固态阴极射线发光中,过热电子碰撞激发有机材料而发光,因此加速层对电子的加速能力是影响器件发光亮度的关键因素之一.分别以SiO2和ZnO作为加速层.制备出两种固态阴极射线发光器件A:ITO/MEH-PPV/SiO2/Al和B:ITO/MEH-PPV/ZnO/Al.通过理论计算比较了电子从电极注入到加速层的隧穿电流密度以及SiO2层与ZnO层的电场强度,计算结果表明:在相同驱动电压下,SiO2作为电子加速层时隧穿电流的密度要大于ZnO层的隧穿电流的密度,并且SiO2层的电场强度比ZnO层的电场强度大.实验结果表明:SiO2作为加速层的器件的发光强度高于以ZnO为电子加速层器件的发光强度.     

SO_4~(2-)/TiO_2固体酸的红外和拉曼光谱研究

用IR、Raman光谱研究了SO2 -4 /TiO2 固体酸在不同烧结温度下的结构、晶相转变和表面酸中心。结果表明 ,SO2 -4 与TiO2 表面的结合为螯合式双配结构。当烧结温度小于 5 0 0℃时 ,SO2 -4 /TiO2 样品具有较高的结构稳定性 ,晶相结构以锐钛矿为主 ,表面B酸位数目约是L酸位数目的 2倍。当烧结温度大于5 0 0℃时 ,随着烧结温度的升高 ,表面结合的SO2 4 逐渐流失 ,晶相从锐钛矿转变为金红石 ,表面B酸位减少并消失。     

Spectral Representation Theory for Dielectric Behavior of Nonspherical Cell Suspensions

Recent experiments revealed that the dielectric dispersion spectrum of fission yeast cells in a suspension was mainly composed of two sub-dispersions. The low-frequency sub-dispersion depended on the cell length, while the high-frequency one was independent of it. The cell shape effect was simulated by an ellipsoidal cell model but the comparison between theory and experiment was far from being satisfactory. Prompted by the discrepancy, we proposed the use of spectral representation to analyze more realistic cell models. We adopted a shell-spheroidal model to analyze the effects of the cell membrane. It is found that the dielectric property of the cell membrane has only a minor effect on the dispersion magnitude ratio and the characteristic frequency ratio. We further included the effect of rotation of dipole induced by an external electric field, and solved the dipole-rotation spheroidal model in the spectral representation. Good agreement between theory and experiment has been obtained.     

Spectral Representation Theory for Dielectric Behavior of Nonspherical Cell Suspensions

Recent experiments revealed that the dielectric dispersion spectrum of fission yeast cells in a suspension was mainly composed of two sub-dispersions. The low-frequency sub-dispersion depended on the cell length, while the high-frequency one was independent of it. The cell shape effect was simulated by an ellipsoidal cell model but the comparison between theory and experiment was far from being satisfactory. Prompted by the discrepancy, we proposed the use of spectral representation to analyze more realistic cell models. We adopted a shell-spheroidal model to analyze the effects of the cell membrane. It is found that the dielectric property of the cell membrane has only a minor effect on the dispersion magnitude ratio and the characteristic frequency ratio. We further included the effect of rotation of dipole induced by an external electric field, and solved the dipole-rotation spheroidal model in the spectral representation.Good agreement between theory and experiment has been obtained.