微晶纤维素电流变液在挤压流中的粘弹性

测量了微晶纤维素/蓖麻油悬浮体构成的电流变液在挤压流中的动态粘弹性.给出了平行于电 场方向的储能模量G′和损耗模量G″对电场和应变幅度的依赖关系.实验显示,当电场超过 临界电场后,随着应变幅度增加, 电流变液的粘弹性从线性变到非线性,电流变液出现了应 变导致的“类固体”和流体之间的转变过程. 还研究了应变幅度和振荡频率对电流变液粘弹性非线性的影响. 关键词： 电流变液 挤压流 粘弹性     

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。     

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。     

金纳米流体的电场可调光学性质

利用多次还原法制备了不同粒径的金纳米颗粒,SEM和粒度分析表明其平均粒径分别为11 nm,35 nm和58 nm.进一步通过表面活性剂辅助的液相转移法制备出不同粒径的油基金纳米流体,测试了金纳米流体在电场作用下的光学性质.结果表明金纳米流体在电场作用下表现出明显的双折射现象,且随电场强度的变化双折射具有可调节性.金颗粒粒径和浓度对折射率有明显影响,在实验采用的浓度范围内,折射率随金颗粒浓度和粒径的增加而减小.最后,利用电流变液结构转变机理对金纳米流体的电致双折射进行了分析. 关键词： 纳米流体 双折射 电流变液     

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     

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。     

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。     

等离子体中非线性朗谬尔波的哈密顿描述

研究了在双离子（H^ ,O^ )成份等离子体中的非线性朗谬尔波的特性,从流体方程出发,考虑低频离子运动的完全非线性和双极势的色散,得到了描述高频电场缓变振幅与低频势扰动的耦合方程组。利用哈密顿方法,在小振幅情况下,对方程组解耦合,利用Sagdeev势方法,对孤立波的性状进行了讨论,结果表明,双离子成份等离子体中双极势的孤立子的幅度相对电子,离子等离子体的双极势孤立子的幅度要大,而相应的高频电场强度的幅度相对要小,相应的孤立子的速度传播区也较小。     

负微分迁移率和碰撞电离对GaAs光导开关非线性特性的影响

对GaAs光导开关非线性工作时,负微分迁移率和碰撞电离的作用进行了数值分析,给出了考虑和未考虑碰撞电离作用时的外电路电流输出波形,以及载流子和电场的空间分布和随时间演变的情况.计算表明GaAs材料的负微分迁移率引起的微分负阻,会导致阴极附近电场的动态增强,使得阴极附近的电场达到本征碰撞电离发生的阈值电场,从而引发本征碰撞电离的发生.分析结果表明,碰撞电离可以极大地延长电流输出的时间,但仅考虑负微分迁移率特性的本征碰撞电离过程不足以完全解释观察到的所有非线性现象,必须进一步考虑其它高电场效应.     

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     

外场下GaAs/AlGaAs超晶格中载流子的动力学行为

基于分立漂移模型研究了磁场对载流子在弱耦合GaAs/AlAs超晶格中的动力学行为的影响。研究表明磁场较小时超晶格中载流子的集聚形成电场畴,该电场畴的周期移动引起电流振荡的产生,随着磁场的增加系统中形成的电场畴变得稳定,电流振荡也逐渐消失。因此,磁场控制下系统的状态可以从动态转变到稳定态。受交流电场驱动时,由于内部电流振荡信号和外部交流信号的耦合,载流子运动展现出很多的非线性行为。     

GaAs／AlGaAs发光二极管列阵场分布特性的电光测量

应用一种新颖的无损伤测量技术－连续波电光检测法（ＣＷＥＯＰ）对ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ单异质结发光管列阵电场分布进行了扫描测量。实验结果反映了器件内电流注入的方向和载流子扩展情况；通过比较各单元电场分布，反映器件发光均匀性。文中详细介绍了测量原理、实验装置和实验结果及讨论，最后用计算机对电场分布作了模拟计算并与实验结果进行了对照。     

生长在Ge_xSi_（1－x）（001）衬底上应变GaAs层的价电子能带结构与光学性质

采用紧束缚方法对生长在Ｇｅ_ｘＳｉ_ｌ－ｘ（００１）衬底上的应变ＧａＡｓ层的价电子能带结构和空穴的三次非线性光学极化率ｘ￣（３）进行了计算结果表明，由于应变的存在，使ＧａＡｓ层的空穴有效质量和价带态密度变小，而使偏振方向在（００１）面内的三次非线性光学极化率变大．     

光电导开关工作模式的蒙特卡罗模拟

利用二维ensemble-Monte Carlo方法模拟了直流偏置的半绝缘GaAs(SI-GaAs)光电导开关在飞秒激光脉冲触发下的两种工作模式.结果表明：当偏置电场低于耿氏电场(GaAs为4.2kV/cm)时，开关输出电脉冲呈线性模式；偏置电场超过耿氏电场但触发光脉冲能量低于光能阈值，光电导开关仍然表现出线性工作模式；当偏置电场和触发光脉冲能量都超过非线性模式(“lock-on”模式)所需阈值，开关呈现非线性模式；在光子能量较高的激光脉冲触发下，开关非线性模式所需光能阈值降低.非线性工作模式源于光生载流子发生谷间散射，并在开关体内局部区域形成高场区，电场变化大，弛豫时间长，电脉冲呈现非线性.     

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：     

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