电流变效应的研究及应用前景

本文介绍了电流变效应这种物理现象的原理及其工程应用．     

电流变效应的研究及应用前景

本文介绍了电流变效应这种物理现象的原理及其工程应用。     

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：     

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．     

电流变液制动的演示实验

叙述了SiO2／P微囊复合颗粒的制备方法,介绍了演示电流变产应的实验装置及演示过程。     

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10 kPa。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。     

电流变效应及其应用前景

 在英国设菲尔德市举行的第五届国际电流变液研讨会上,美国Ｌｕｂｒｉｚｏｌ公司的代表播放了一段录像,录像显示：在美国福特汽车公司的试验场上,装备普通减振器的轿车开进一个大坑时,车体下沉和上抬很厉害．而装备有被人们誉为“灵巧液体”的减振器的轿车,经过同一大坑时,车体下沉和上抬大大减少,车身只是稍稍起伏,车子就开过去了．试验还表明：在试验场的正弦型特制的道路上,普通轿车的速度超过５６Ｋｍ／ｈ时,车子颠簸不已,无法继续行驶．而装备有”灵巧液体”的减振器的轿车却行驶平稳,可以开到９６Ｋｍ／ｈ．据说,到Ｌｕｂｒｉｚｏｌ公司去的人可以坐一坐这种车子,亲身体验一下．     

有机电致发光器件的瞬态电响应特性

详细研究了有机发光二极管(OLED)在脉冲电压下的瞬态电流响应特性.瞬态响应电流由3部分组成:正向电流峰(IP)、稳态电流(IS)及反向电流峰(IN).研究发现IS为器件工作时通过器件的电流,而IN与IP则分别对应OLED器件电极/有机界面附近的空间电荷的形成及消失过程.IN、IP与脉冲电压成线性关系,阳极的费米能级与空穴传输材料的HOMO能级差导致IN大于IP.利用不同占空比的双脉冲电压研究了电流与空间电荷的关系,发现空间电荷的充分放电临界占空比只受界面接触的影响,而与器件内部结构无关.     

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 .     

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。     

电流变液成链过程的一种序参量描述

A simple long-range-order parameterPis defined for describing the process of formation of chains in the electric field direction. The free energy of the system is taken to be the sum of the internal energy, the electrostatic interaction and configuration entropy as a function o P. Calculated results indicate that the critical parameter is a function of electric field, temperature, misfit dielectric coefficients and concentration of particles.     

LTNO表面包覆聚苯乙烯材料的制备和电流变性能

采用溶胶凝胶和表面接枝的方法， 合成了一种新型核壳结构的电流变液材料， 其组成为Li0:1(TixNi1-x)0:9O/聚苯乙烯(x=0.02，0.05)．通过透射电镜、X射线衍射和红外光谱分析方法研究了该材料的形貌和结构， 并利用宽频阻抗测量仪、静态电流变测量仪研究了该材料的介电性质和电流变性能， 进而讨论了其结构与电流变性能之间的关系．研究发现，随着Ti含量增加，Li0:1(TixNi1-x)0:9O的介电常数减小，电流变效应减弱，且聚苯乙烯包裹后，介电常数进一步下降，但电流变效应有明显增强．结果表明，利用核、壳两部分各自具有的不同电学和力学性质组合制备得到的核壳结构电流变材料，可具有很高的介电常数，合适的介电损耗以及较小的漏电流密度，其电流变性能可得到明显的提高．     

电流变技术中的控制理论及参数优化

针对ER型动力元件,阐述了含ER技术的机械系统控制方程的建立方法,运用控制理论建立了其状态方程。同时,对其进行了一般性分析及参数优化设计。发现电流变动力元件可以很简单地依靠调整工作位置来改善元件的动态性能。ER型流体控制元件属典型阻尼元件。     

聚苯胺类电流变体的稳态剪切流动分析

对聚苯胺、及聚苯胺／聚丙烯酸盐复合粒子的稳态剪切流动行为进行了综合考察。结果表明,在交流电场下,电流变体的剪切应力和剪切速率的关系符合Bingham流体形为。并对此现象进行了分析,提出用非理想塑性体的新模型来描述交流电场下聚苯胺类电流变体的稳态剪切流动。     

耦合环形腔马赫-曾德尔干涉仪瞬态响应及应用

对耦合环形腔马赫-曾德尔干涉仪光脉冲瞬态响应进行了理论和数值研究.利用光束追迹法推导了脉冲传输的解析关系,并数值模拟了传输光场随时间的演化.输出脉冲形状可通过控制损耗进行调解,响应速度为皮秒量级.由于马赫-曾德尔干涉仪两输出端口的互补性,在输出端可同时实现光脉冲微分和积分操作.利用损耗控制机制,可实现单通道脉冲微分和积分操作转换.引入增益补偿损耗,可实现脉冲压缩及产生可调单一触发光脉冲.     

Properties of Physical Systems: Transient Singularities on Borders and Surface Transitive Zones

Certain alternative properties of physical systems are describable by supports of arguments of response functions (e.g. light cone, borders of media) and expressed by projectors; corresponding equations of restraints lead to dispersion relations, theorems of counting, etc. As supports are measurable, their absolutely strict borders contradict the spirit of quantum theory and their quantum evolution leading to appearance of subtractions or certain needed flattening would be considered. “Flattening” of projectors introduce transitive zones that can be examined as a specification of adiabatic hypothesis or the Bogoliubov regulatory function in QED. For demonstration of their possibilities the phenomena of refraction and reflection of electromagnetic wave are considered; they show, in particular, the inevitable appearing of double electromagnetic layers on all surfaces that formerly were repeatedly postulated, etc. Quantum dynamics of projectors proves the neediness of subtractions that usually are artificially adding and express transient singularities and zones in squeezed forms.     

炮体表面瞬态温度分布的散斑干涉测试研究

为了可以实现对炮体表面瞬态温度分布变化的实时监测,同时克服传统瞬态高温测试仪器单点探测以及热惯性大等局限性,设计了基于散斑干涉与光谱频域分析相结合的瞬态温度分布测试系统。系统采用散斑干涉技术将炮体瞬态温度变化引发的微小形变转换成散斑干涉条纹,再由傅氏变换完成干涉条纹形变到光谱分布的函数转换,从而通过光谱分布函数反演任意采样时刻上的温度分布。实验采用ZX-FB1型光纤测温仪测试单点位置上瞬态温度作为标准值,再由555 nm激光器与面阵CCD采集散斑干涉条纹,分别使用图像识别法与傅氏变换法完成干涉条纹与瞬态温度的算法匹配,从而反演瞬态温度。实验结果显示,两种方法均能实现瞬态温度检测,但基于傅氏变换频谱分析的散斑干涉法精度更高,并且可以有效地克服由表面瑕疵、漆面磨损等问题造成的粗大误差。