科研工作使科学内容现代化——将电流变液转变机理及其应用引入工科物理 …

介绍了科研工作（电流变液转变机理及其应用）引入工科物理教学的实践与体会。     

电流变液的多链相互作用

用等效电导平板建立了非极性液体中单链粒子之间以及链与链之间相互作用力的计算方法,分别计算了单链、平面密排结构、平面矩排结构的准静态应力应变关系和屈服应力。通过和单链结构比较发现,平面密排结构中链链之间的相互作用力使结构的屈服应力（平均到每条链）增大,且随着链数的增加,增强作用显著。     

外电场与微波交互作用下 BaTiO3 电流变液的透射特征

分别考虑了微波传播方向与电流变液颗粒链相垂直和平行的情况,对BaTiO3电流变液微波透射行为进行了实验研究.发现BaTiO3电流变液微波透射率可由外电场调控.在垂直的情形,当流体浓度较低时,透射率随电场强度增加而减小,并且随浓度增加电场调节微波透射率的变化幅度增加.浓度超过一定值时,透射率随电场出现由减小向增加的改变,存在透射率的极小点.在平行的情形,发现透射率随电场强度增加而减小.另外透射率随电场强度变化具有延时性,对于给定浓度的情形,电场强度增加延时性明显减小.     

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.     

利用负磁导率材料提高宽带微带天线增益

研究了负磁导率材料对宽带微带天线性能的改善作用,将正方形结构负磁导率材料作为宽带微带天线的基板,设计了一种能够在低剖面结构下实现高增益宽频带定向辐射的负磁导率材料基板宽带微带天线。从实验测量结果看,在整个较宽的工作频带内,负磁导率材料使宽带微带天线侧向辐射减弱,前向辐射增强,方向性改善,增益提高约1dB。     

蓝色电子墨水微胶囊的制备及其电场响应行为

利用脲甲醛树脂为壁材制备了以酞菁蓝BGS(β-CuPc)颗粒分散在四氯乙烯(TCE)中的悬浮液为核材料的蓝色电子墨水微胶囊。研究了不同改性剂与表面活性剂对β-CuPc颗粒的改性效果及在TCE中的分散性、TCE／水界面张力及囊内β-CuPc微颗粒在胶囊内表面的吸附的影响。结果表明，用十八胺(ODA)改性的β-CuPc颗粒在TCE中的分散性有很大程度提高，其电泳移动速度是未改性前的20倍；TCE／水间的界面张力越大越有利于微胶囊的形成；在TCE中的油溶性表面活性剂Span-80的浓度不低于0．062mmol／L时，β-CuPc颗粒在胶囊内表面吸附被阻止。在100V／mm的直流电场下．微胶囊囊内TCE中分散的β-CuPc颗粒表现出良好的可逆移动特征。     

电流变液的红外特性研究

对电流变液的近红外光谱透过率特性进行了测试，结果分析表明，合适的ＥＲ流体材料可以作为红外光学材料来应用。利用ＥＲ流体的独特性质，可望在光学方面开辟一个应用新领域。     

电场诱导的微乳液旋光及其可调节行为

通过实验发现在外电场作用下微乳液不仅具有旋光效应, 而且随电场强度改变可调控旋光角大小. 用微乳液法制备了不同含水量的油包水微乳液样品, 并利用自动旋光仪对样品随外加电场强度E和入射线偏振光振动方向与电场方向间夹角θ变化的旋光行为进行了测量. 实验表明, 电场强度E, 浓度C及θ 3个量全不为零时, 微乳液出现旋光效应; 对于一定浓度的微乳液, 旋光角Ψ 随E增大而增大; 同一电场强度作用下, 旋光角Ψ 随浓度C先增大后减小且存在一个浓度最佳值C₀, 此时Ψ 取极大值; 在浓度C与场强E一定的情况下, 旋光角Ψ 还随入射光的电矢量振动方向与电场方向间夹角θ而变化. 由电场作用下液滴空间对称破缺导致各向异性定性解释了实验现象.     

电流变液电磁波散射理论研究

本文以近代电磁理论为基础，研究电流变液中电磁波散射性质。引入局域结构因子、盲点、正比点的概念，用局域结构因子描述电流变液微观粒子的分布。讨论了随外加电场增大时结构和介电常数对散射的影响。结果表明：在空间存在电磁波散射能量极小值，此类点存在的空间位置不定；随外加电场增加，盲点存在的几率变大而正比点存在的几率变小。     

S波段超材料完全吸收基板微带天线

设计了基于树枝状结构单元模型的完全吸波超材料,并将此树枝状结构完全吸波超材料作为微带天线的基板,制备了S波段超材料完全吸收基板微带天线,模拟和实验结果表明,窄带和宽带完全吸波超材料都可提高微带天线的定向性和增益,性能得到了明显改善.经过优化设计S波段超材料完全吸收基板微带天线的增益相比普通微带天线提高了1.8 dB,相当于有效辐射功率提高了51%.表明将完全吸波超材料作为天线的基板,可以明显改善天线性能. 关键词： 树枝状结构 微带天线 完全吸波材料 增益