离子交换树脂悬浊液的介电弛豫谱研究

研究了D354阴离子交换树脂分散在不同浓度KCl溶液中的悬浊液的频率域介电谱,发现在测量频率为106～107 Hz处出现了显著的介电弛豫现象,得出了介电常数、电导率以及弛豫时间随KCl溶液浓度的特异的变化关系,理论分析表明,该弛豫是一个以界面极化为主的非单一极化机制的弛豫过程,进而利用Maxwell-Wagner界面极化理论和双电层性质解释了该体系的特异介电行为,得到了树脂悬浊液在外加交变电场下的离子迁移和聚集信息,并确定了该树脂在静态平衡下双电层中对离子的相对离子强度.     

PS-PBA粒子分散系的介电弛豫谱解析——同、反离子对弛豫的影响及表界面电参数的计算

制备了近纳米级的聚苯乙烯-丙烯酸丁酯(PS-PBA)复合微球粒子,并在40Hz～110×106Hz的宽频范围测量了该粒子分散在9种电解质中时的介电弛豫谱,发现了与PS微球粒子分散系不同的特异介电弛豫:低频弛豫对反离子种类具有敏感性而高频弛豫则与电解质种类几乎无关;根据Shilov-Dukhin模型和M-W-O模型分别分析了高、低频率的弛豫机制,并通过对介电谱的Cole-Cole拟合获得了各体系的介电参数.进一步利用Hanai方法由介电参数计算获得了所有体系的相参数;详细分析了体系的内部参数受PS-PBA微球自身结构以及电解质种类影响的原因;讨论了离子扩散系数对介电参数的影响,从而得出了低、高频的弛豫特征时间分别由同离子的扩散系数和反离子的扩散系数所决定之结论.最后,结合Grosse宽频介电理论计算了粒子表面的以及双电层的主要电参数,并分析了电解质种类差异对这些电参数的影响.     

壳聚糖微球悬浊液的介电谱研究:弛豫机制的解释和内部信息的获得

结合DLVO理论和壳聚糖微球的特点, 提出了适合实验数据的电动力学模型, 并分析了浓厚分散系的界面极化弛豫的微观机制. 进而测量了不同粒径壳聚糖微球悬浊液的介电谱, 发现在10～100 MHz频率范围内均出现明显的介电弛豫现象. 利用上述模型合理解释了该弛豫现象以及微球粒径对界面极化弛豫的影响, 结果也证明了我们提出的模型的适当性. 此外, 利用Hanai方法, 通过介电参数准确计算出了各悬浊液的内部信息, 并且分析了这些实时信息的合理性. 研究结果从实验和理论两方面展示了介电谱方法在即时获取壳聚糖内部信息上的独到优势.     

非导电球型粒子悬浮液宽频介电谱——薄双电层理论的计算机模拟

以Shilov等提出的带有紧密层表面电导率的非导电球型粒子悬浮液宽频介电弛豫的薄双电层理论为基础, 从电动力学角度解释了粒子分散系两种典型介电弛豫(高频和低频弛豫)的机制. 在此基础上, 利用Mathcad程序将该理论定量程序化并建立了粒子/水相分散系介电谱参数与体系内部相参数的关系. 进而利用该程序模拟了溶液浓度、Zeta电位以及分散粒子半径等内相参数对两种弛豫的影响, 结合该理论阐述了不同环境下这两种弛豫的变化规律, 从而为今后更好地利用这两种弛豫表征纳米至毫米级球形粒子分散系的各相电及界面性质提供了有价值的参考.     

水/乙醇/正辛醇无表面活性剂微乳液的介电弛豫谱

无表面活性剂微乳液近年来受到人们极大关注,但人们对该类微乳液体系的了解还不够深入,在许多基础问题上仍存在较大争议,因此十分有必要利用不同的技术手段对该类体系开展研究.介电谱是表征微乳液体系的有效方法之一,但在无表面活性剂微乳液体系中的应用还鲜有报道.根据水/乙醇/正辛醇所组成的三元体系相图,选取了 3条路径配制了不同相...     

NaA沸石离子交换过程的介电弛豫谱研究

在40 Hz~110 MHz频率段对不同Ca²⁺交换度的NaA沸石堆积体系进行了介电测量, 并利用Cole-Cole公式及Hanai方法对介电参数和相参数进行拟合与解析. 结果表明, 随着Ca²⁺交换度的不断增高, 堆积体系的介电增量、弛豫频率、弛豫分布系数以及粒子的电导率均有不同程度的降低, 而粒子的介电常数保持不变. 通过综合分析弛豫变化规律与离子交换度的内在联系发现, 离子交换后Ca²⁺选择六元环占位, 同时六元环和八元环位置的相邻2个Na⁺被置换; 占据六元环的Ca²⁺与八元环位置的Na⁺对沸石粒子的极化贡献等价; Ca²⁺的进入导致沸石孔道内微观电场多样化.     

球壳粒子悬浮系模型化研究——内部相参数对介电谱影响的数值模拟

在Hanai理论基础上对球壳粒子悬浮系的介电模型进行了模拟研究,通过用C++的复数类对理论公式的程序化,建立了介电谱的介电参数与体系内部相参数的关系.所得的解析解可方便地模拟介电弛豫谱依不同相参数的变化曲线,计算并分析了内部参数对介电谱的模式以及介电参数的影响因素.     

平面结构非均匀体系的介电驰豫─—组成相的数目与电导对弛豫的影响

非均匀体系在０．１ｋＨｚ～１０ＭＨｚ频率范围显示出显著的介电弛豫,为了弄清介电弛豫的原因以及该弛豫与非均匀体系界面数目的关系,本文从介电的观点在理论及实验两方面讨论了典型的非均匀体系的例子：膜／溶液体系。特别地,对频率域的介电弛豫谱与组成相的结构及浓度的关系进行了分析,并在Ｍａｘｗｅｌｌ－Ｗａｇｎｅｒ机理的基础上现象论地解释了弛豫的原因。非均匀体系的介电弛豫性质具有下列特征：（１）介电弛豫数目等于体系内界面种类的数目;（２）特征弛豫频率紧密地依存于溶液相的电导。     

反渗透膜UTC-70在水溶液中的介电谱及其解析

根据平面层状体系介电弛豫理论研究了反渗透膜UTC-70在各种浓度氯化钠和氯化钾溶液中的介电弛豫行为.利用计算机拟合的方法得到膜/溶液体系的介电参数,并由此计算得到了UTC-70膜相和水溶液相的相参数,获得了反映反渗透膜UTC-70荷电情况的信息及其与电解质溶液浓度的关系,介电解析的结果解释了介电弛豫的产生机制.     

聚吡咯微粒掺入的聚苯乙烯膜在电解质溶液中的介电弛豫谱及其解析

在40 Hz～11 MHz频率范围测量了聚苯乙烯膜以及混入聚吡咯粒子的聚苯乙烯膜和电解质溶液构成的体系的介电谱, 发现了特异的弛豫现象: 纯的和掺入导电性聚吡咯后的聚苯乙烯膜分别显示出单一弛豫和双弛豫的不同模式的介电谱. 在Maxwell-Wagner界面极化概念基础上解释了该弛豫机制: 高、低频弛豫分别由膜-液界面极化和膜相本身的不均一性引起的. 将体系进行了模型化, 并利用Hanai理论方法对谱进行了解析, 获得了内部电性质的诸多参数. 对不同聚吡咯掺入量的膜/溶液体系的介电测量和解析结果表明, 电解质溶液的种类、浓度以及膜中混入聚吡咯的量都影响着膜相的介电响应. 这些结论为利用加入导电粒子改善绝缘高分子聚合物的电性质的研究以及制备既具有导电功能又使基体的力学性能得到提高的高分子复合物提供了重要的线索.     

膜对物质吸附和释放的介电谱研究——弛豫机制和扩散动力学

对壳聚糖膜吸附和缓释水杨酸过程的介电监测显示: 伴随着吸附或释放的进行, 相应膜/溶液体系的介电谱也发生规律性变化. 通过对这一变化的系统分析, 对介电弛豫产生的机制提出了新的看法, 确认了吸附或缓释行为引起的溶液中的浓差极化是介电弛豫产生的根本原因, 进而由浓差极化层电导率梯度、厚度与介电谱弛豫强度之间的理论关系解释了体系介电谱随时间等因素变化的原因. 这一弛豫机制的确立, 有望为建立获得吸附或释放过程体系各相的动态变化参数的理论方法、从而实现介电谱方法对药物控制释放过程的实时监测开辟一个新的途径.     

介电失配度对沸石电流变液界面极化的影响

利用介电谱方法研究了NaA沸石/硅油和NaA沸石/煤油两种电流变液的介电行为, 测量发现两体系在10⁵ Hz处均出现明显的弛豫现象. 采用单弛豫Cole-Cole函数拟合各体系的介电参数, 结果表明在相同体积分数条件下硅油体系具有较大的介电增量(?ε), 且两体系的介电增量与体积分数(φ)均服从?ε＝4ε_mφ的函数关系. 通过计算和分析粒子与介质间介电失配程度, 阐明了油介质的介电常数(ε_m)对于沸石电流变液界面极化强度的贡献. 此外研究了吸附水对沸石电流变液界面极化的影响, 结果发现水的吸附对于体系的?ε值没有影响, 但明显降低了弛豫时间, 证明吸附水对沸石电流变液的界面极化率具有增强作用.     

阴离子表面活性剂SDBS胶束溶液的介电弛豫行为

用射频介电谱方法研究了0.1-80 mmol·L-1浓度的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液体系的介质弛豫行为. 测量发现频率接近107 Hz时, 在临界胶束浓度(CMC)附近出现显著的介电弛豫现象. 采用Cole-Cole函数拟合SDBS体系介电数据, 其拟合参数具有明显变化规律: 介电增量(△ε)随SDBS摩尔浓度(cs)的增加而增大, 表现为两种线性关系, 并在cs=36 mmol·L-1附近出现拐点; 特征弛豫时间(τ0)却在cs=45 mmol·L-1出现极小值. 利用胶束电模型分析了介电弛豫机制, 认为束缚Na+对离子数量和胶束体积变化是引起介电增量和特征弛豫时间变化的两个重要原因.     

稀薄细胞悬浊系模型的介电解析法

对稀薄细胞粒子是浊液体系进行了介电模型化,在导出的描述该体系介电行为的理论公式的基础上,确立了从实验观察到的介电参数获得体系相参数的精确解析方法,对该体系可能产生介电弛豫的原因进行了现象论的分析,并以一个微胶囊作为细胞模型进行了介电测量和解析,获得了合理的结果.     

基于代表性频率的介电谱解析形式

基于电介质复折射率的实验数据,采用晟小二乘法结合选取的代表频率拟合得到了电介质的介电谱解析表达式,可以得到电介质在全频段的光频常数和介电常数．研究了三个典型液态电介质,水、乙醇和甲苯的介电谱．在实验数据可以获取的频率范围内,采用解析表达式得到的光频常数与采用Kramers—Kronig转换得到的折射率实部和实验得到的折射率虚部吻合得很好．基于介电谱解析表达式可以预测目前实验无法测量的区域的介电谱．     

中相微乳液的介电弛豫谱解析及弛豫机制研究

对由SDS、CTAB、正庚烷、正丁醇和盐水组成的中相微乳体系进行了介电测量,在不同盐度下低频段出现显著的介弛豫现象,它给出了弛豫时间随盐度的变化关系。通过解析介电谱获得了体系内部结构和电性质等信息,几个介电模型和理论公式被用来解释解析的结果。对弛豫时间的计算结果发现,该弛豫是由多种极化机制参与、界面极化为支配的动力学过程。介电解析和模型计算相互验证,结果暗示着体系盐度变化对中相微乳结构变化的影响和可能的转化机制。     

有机液体的慢极化介电谱

高绝缘液体存在一种特殊类型的极化响应; 其性质很不同于普通的介电极化响应。后者可用频域方法描述, 称为快响应;前者不能用频域而只能用时域方法描述, 故区别地称为慢响应。在微分时域介电谱中, 每种快或慢极化机构贡献一个峰。苯的时域谱有一个快峰和两个慢峰。室温下石蜡只有一个快峰和一个慢峰; 在加热熔解过程中慢峰分裂为两个峰。慢极化响应和液体中分子的局部束缚空间电荷有关; 慢极化介电谱可以给出分子动力的许多信息。     

浓差极化的介电模型——复合膜/溶液体系的数值模拟

提出了具有电导率和介电常数线性分布的介质的介电模型, 并导出了其内部电的和结构性质的参数与宏观测量的电容和电导之间定量关系的理论表达式, 以模拟复合膜中的多孔层部分的介电弛豫行为. 大量的模拟计算描述并解释了多孔层介电谱随介电常数分布、厚度等性质而变化的规律. 进一步对具有层状构造的复合膜以及复合膜和溶液相组成的多层体系的弛豫行为进行了数值模拟, 比较了三个体系(多孔层、复合膜、复合膜/液相层状体系)的介电谱, 结果揭示了介电谱对各层性质的依赖关系. 所提出的电导率和介电常数线性分布的多孔层的介电模型, 也可用于具有其他电导率、介电常数分布规律的体系.     

膜/液界面浓度极化现象的介电解析

对由强、弱荷电膜和溶液构成的膜／液非均匀体系，在10－107Hz频率范围进行了介电测量，在直流偏压下，该体系显示了二个显著的介电弛豫．利用具有电导率分布相，即浓度极化相的介电理论对强行电的离子交换膜的结果进行了介电解析，从实验上测得的介电参数求出了反映膜／液界面浓度极化层构造的参数，讨论了该体系产生介电弛像的原因、说明了介电理论的合理性，并提出了膜／液界面体系产生介电弛豫现象的可能机理．     

硅油的结构和时域介电谱

有机物结构常分级描述．频域介电谱方法只能觉察一级结构的极化，对二和三级结构很不灵敏．时域介电谱方法则可分辨出高级结构的丰富信息．在水和甘油等极性液体中，极谱电流的存在使时域测量无法进行．但苯和正烷系列非极性液体却存在有意义的时域谱[1]．硅油具有强的极性键，