体积分数对基于沸石和硅油的悬浮液的电流变性能的影响

用 HAAKE RV2 0型流变仪 ,在不同外加电场强度和不同颗粒体积分数下测试了基于沸石和硅油的电流变液的剪切应力变化 .结果表明 :随着外加电场强度升高 ,电流变液的零电场粘度急剧增加 ,电流变液的剪切屈服应力增加 ;随着电流变液中沸石颗粒体积分数升高 ,电流变液的剪切屈服强度急剧上升 .这种变化可以用颗粒间作用力与颗粒间距的关系、单位面积的颗粒链数目变化以及多体作用对电流变液性能的影响来解释     

超磁致伸缩-压电直线式蠕动机构的设计

为研制大行程高精度进给机构,基于蠕动运动原理,以超磁致伸缩微驱动器为驱动元件、嵌入柔性铰链中的压电陶瓷驱动器与V形导轨配合为箝位方式,研制了超磁致伸缩压电直线式蠕动机构样机,并利用计算机对其运动进行了闭环反馈控制。运行测试结果表明,该机构能够稳定地蠕动步进和后退,位移重复定位精度可以达到±15nm。     

电场下电流变液静态以及流动和剪切状态的结构

为深入了解电流变液的粘度和剪切屈服应力等宏观力学性能与其微观结构的关系,对不同高压电场作用下电流变液的成链过程,成链后的流动、屈服状态以及受剪切时链结构的变化进行了微观结构观测。结果表明:改变电场和运动状态等外部条件,电流变液的微观链结构会发生相应变化,从而影响其力学性能;电流变液的链结构主要在极板附近发生屈服和滑移;单链在剪切作用下会形成带状离散结构。     

液晶在电场和剪切耦合作用下的流变学行为

本文通过理论和实验对液晶 5CB在剪切和电场耦合作用下流变行为进行了研究. 采用液晶连续理论, 建立了包括界面锚定能, 弹性自由能, 介电自由能和流动能在内的系统 Gibbs自由能公式, 通过最小化系统自由能的方法求解液晶在剪切和电场耦合作用下的取向分布及其黏度变化, 从分子基础模型上揭示了液晶在耦合作用下的流变行为、微观机理及其影响规律, 并通过流变测试对此进行验证. 对比分析了理论和试验结果的误差和原因, 发现界面锚定效应对于液晶分子的取向和黏度具有重要影响. 理论和试验结果均表明, 液晶在电场作用下具有明显的电黏效应, 表现出非牛顿流变行为, 其黏度值由剪切和电场的竞争和耦合作用共同决定. 在外电场作用下液晶的黏度可以增加到初始值的 4倍左右, 液晶这种其自身黏度可随着外场 (例如运动速度) 改变的特性在一定的条件下可以自适应地满足不同工况对黏度的要求, 这对实现智能摩擦润滑具有重要的意义. 关键词： 液晶 流变行为 电黏效应 耦合作用     

Compression Enhanced Shear Yield Stress of Electrorheological Fluid

Shear tests of an electrorheological fluid with pre-applied electric field and compression along the fleld direction are carried out. The results show that pre-compressions can increase the shear yield stress up to ten times. Under the same external electric field strength, a higher compressive strain corresponds to a larger shear yield stress enhancement but with slight current density decrease, which shows that the particle interaction potentials are not increased by compressions but the compression-induced chain aggregation dominates the shear yield stress improvement. This pre-compression technique might be useful for developing high performance flexible ER or magnetorheological couplings.     

压缩速度对电流变液抗压强度影响的实验研究

在挤压型电流变器件应用中,压缩速度是一个重要设计参数。如果不清楚压缩速度对抗压强度的影响,会造成应用中设计和控制的失准。该文实验表明,在相同外加电压下,随压缩速度升高,电流变液的压缩强度有较大降低,与剪切速率对电流变液的剪切强度的影响类似。在压缩过程中同步测试得到的电流密度曲线与压缩应力曲线的变化趋势基本一致。电流密度的测试结果表明随压缩速度的增加,链结构被压溃更严重,同时由于电场力与粘性力的比值降低,不利于被破坏的链结构的恢复,颗粒间局部平均电场强度降低,从而导致抗压强度降低。     

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。     

分散介质和温度对纳米二氧化硅胶体剪切增稠行为的影响

对分散介质和温度对纳米二氧化硅胶体剪切增稠行为的影响进行了系统研究. 用四种液体分散介质(乙二醇, 聚乙二醇400, 丙二醇, 聚丙二醇400)制备的纳米二氧化硅胶体表现出不同的连续剪切增稠或者跳变剪切增稠行为. 温度上升降低了分散介质的黏度, 进而降低了胶体的表观黏度. 剪切增稠的临界黏度与温度的关系符合“Arrhenius”公式的描述. 胶体黏度与分散介质黏度的比值用来归一化不同温度下的稳态剪切流变曲线. 在低剪切速率的剪切变稀阶段, 剪切变稀现象与分散介质黏度没有明显相关性, 而与分散介质的化学性质密切相关. 在高剪切速率的剪切增稠阶段, 分散介质黏度越高, 胶体剪切增稠现象越强烈.     

计入固液界面作用的润滑热力学模型与分析

摩擦与润滑过程是典型的能量耗散过程, 在机理上与非平衡热力学中的熵增、耗散结构等理论颇有相似之处. 通过热力学分析可以对一些典型的摩擦磨损过程做出合理的机理揭示与推测. 本文利用热力学理论对典型的润滑过程进行了建模分析. 采用分离压模型表征和计入了微尺度下的固液界面作用, 揭示分析了润滑热力学模型与润滑状态Stribeck曲线的联系. 从分析计算结果来看, 润滑Stribeck曲线的摩擦系数最低点与系统热力学上的熵增率最低点具有相当好的对应关系, 而润滑状态从弹流润滑向薄膜润滑的转变过程, 可以用耗散结构理论加以机理解释. 文中的热力学模型和方法能够有效地体现出润滑过程中多物理要素跨尺度非线性耦合的作用, 对实际工程与实验有着重要的指导作用.