电流变液固体的力学性质(英文)

本文推广基于多极展开原理的Rayleigh方程,研究电流变液固体的力学性质。计算了电流变液固体的有效介电常数、剪切应力随剪切角的变化关系及其剪切模量。     

电流变液的固态结构

电流变体系在外场作用下形成一定的固态结构,而其性能与所形成的结构密切相关.不考虑体系非静电力时,体系自由能为静电能的负值,而静电能与有效介电常数成正比.基于Maxwell-Wagner模型,推导出有效介电常数关于颗粒体积比的一系列正幂项解析表达式,计算球颗粒悬浮于介质或导电液体中构成的3种立方结构的有效介电常数.计算结果表明:电流变体系中球颗粒为介质球或是导体球构成3种立方结构中FCC结构具有最低的自由能.电流变液在由液相向固相转变的过程中,形成的固态结构为FCC结构.     

具有复合结构颗粒的介电相互作用

讨论了电流变液分散相固体颗粒采取分层复合结构时可能对电流变效应产生的影响．分析过程基于介电极化理论．给出了电场作用下具有复合结构颗粒间的结合能、失配参数的解析表达式，分析了固体颗粒各层的材料性质、厚度、介电常数等因素变化对颗粒间结合能的影响．讨论显示：尽管复合结构颗粒的电流变液具有较为复杂的失配参数表达式，但与单一结构颗粒的电流变液相比，两者在颗粒间结合能的表现上十分类似，提示了以改善电流变效应为目的而采用复合结构固体颗粒作为分散相的建议缺乏理论依据．同时还发现，颗粒外覆层厚度的变化随介电常数的不同、对颗粒间结合能的影响具有正、逆两种效应．     

金属粒子/绝缘油体系的力学性质

推广基于多极展开原理的Rayleigh 方程研究具有绝缘外层的金属粒子和绝缘油所组成的理想电流变体系的力学性质,计算了体系的有效介电常数. 基于颗粒链模型, 研究体系剪切应力随剪切角的变化关系,计算了体系的剪切模量.     

电流变材料及其在振动控制中的应用

介绍了电流变材料的研究进展,详细地说明了电流变液材料的组成及电流变效应的产生机理.综述了电流变液在振动控制中的应用,结合电流变减振和隔振装置的三种工作模式,对电流变液应用于振动控制的原理,典型结构做了描述.     

用光镊研究介质微粒在交流电场下的相互作用

综合利用光镊定位、高速摄像、图像处理系统和低介电常数电流变液颗粒，在动态情况下，直接验证交流外电场下电偶极子对间的相互作用。测量了2个μm量级的玻璃微珠之间作用力与球心间距和结构形成时间的关系，获得电流变颗粒在交流电场作用下的结构响应时间和相互作用强度。所采用的光镊－摄像－影像处理系统的空间分辨率为0．26μm，图像最高采样率为8000幅／s，对应的最优时间分辨率为125μs。由于所研究的体系使用同真实电流变颗粒同样大小的颗粒，所以对寻找更好的电流变液材料具有意义。     

电流变液中的电导率效应研究

基于Maxwell-Wagner模型,推广基于多极展开原理的Rayleigh方程研究电流变体系的电导率效应,计算了其有效介电常数和剪切模量,结果发现颗粒球为导体时颗粒间相互作用力对它们间的距离十分敏感。在高频率外场作用下,体系剪切模量仅由颗粒和液体的介电常数决定而与其电导率无关,在低频率外场作用下,体系剪切模量则由颗粒和液体的电导率决定。     

电流变液的研究进展与存在问题

电流变液是具有高介电常数的固体微粒分散于低介电常数的绝缘液体中所形成的一类稳定悬浮液。作为近年来发展较快的一类智能材料,由于其具有在液体和固体之间进行快速可逆转变的特性,因此在机电一体化控制、汽车、通用机械等领域有着广泛的应用前景,并有可能在这些部门引起革命性的变化。本文详细评述了电流变液在作用机制,材料,应用等方面的研究现状,并提出了电流变液研究中尚待解决的问题。     

电流变减振器阻尼力计算及影响因素分析

电流变减振器的工作模式主要有流动模式、剪切模式和复合模式等三种。针对流动模式的充气式电流变减振器，推导出其在压缩和复原过程中阻尼力的计算公式。压缩和复原阻尼力主要由三部分构成，即电流变液基础粘度引起的本底阻尼力，电场强度函数的电致阻尼力和气室气体引起的压力。电流变减振器的特点就在于可以通过调节电场强度来控制电致阻尼力，达到调节复原和压缩阻尼力的目的。并对影响阻尼力大小的结构因素进行了讨论分析。     

电流变液的分子动力学模拟

运用分子动力学方法研究了电流变液的在外电场下的液－固相变过程,原子间的相互作用采用简单偶极势来描写,计算结果表明：对于一个给定的外电场,当系统温度逐步降低的时间,电流变液中的颗粒首先会沿电场方向排列成链状结构,然后逐步转变成块状体四方结构。研究结果与作者前期用统计力学方法所得结论相一致,也与实验结果比较吻合。     

Au-Cu-Al合金中的马氏体转变

采用3种热处理工艺研究了Au-Cu-Al合金母相的有序化程度,分析了其A2→B2→L21的有序化转变对马氏体转变的影响,即其相变点、马氏体和母相的结构,以及400℃时效炉冷处理后没有生成马氏体的原因.结果表明,采用100℃时效1.5 h后淬火到冰水中(热处理工艺II)的热处理工艺,可以得到表面浮突的马氏体;采用从650℃直接淬火到液氮中(热处理工艺I)的热处理工艺,也会发生马氏体转变,且其均为bct结构,时效处理可使母相得到充分有序化,从而提高其马氏体转变点温度,并使马氏体转变更加充分;此外,采用400℃时效、炉冷处理并淬火(热处理工艺III)的热处理工艺,可以获得更高的母相有序度,且不会导致马氏体相变,其所产生的bct结构的新相可能是通过形核长大转变而来.     

立方格子导电球的有效介电常数的频率依赖性

利用Maxwell-Wagner模型,同时采用John Lam在磁流变体中研究磁导率的迭代方法,研究了电流变体中3种结构的立方格子导电球的有效介电常数与频率的依赖关系.结果发现,有效介电常数依赖于外加电场的频率,在高频条件下ω≥0.1-1 kHz,有效介电常数依赖于导电球与流体的介电常数比,而在低频或直流条件下,是电导率起主要作用.所得结果与相关实验结果基本吻合.     

Bi2O3-ZnO-Nb2O5系陶瓷介电常数及温度系数的优化

研究了Bi2 O3 ZnO Nb2 O5 (BZN)系复相区陶瓷介电常数的温度稳定性及其温度系数的优化 .讨论了不同的预烧工艺以及掺杂不同晶型的TiO2 对所得BZN系陶瓷的相组成以及介电性能的影响 .结果表明 ,预烧工艺中合理的预烧升温速率的选择 ,对其介电常数的温度稳定性有决定性影响 ,锐钛型TiO2 的掺杂可优化温度系数 ,得到介电性能优异的BZN陶瓷 .     

基于缺陷地慢波传输线结构的液晶移相器设计

为了实现低插损、大相位覆盖范围的加载缺陷地结构(DGS)的微带线液晶移相器,利用 HFSS仿真软件对 DGS微带线液晶移相器进行建模和仿真,通过改变DGS的形状来改变单个移相单元的色散特性,提升单个单元的移相能力,从而减少移相单元的使用数量,降低移相器传输线整体插损。以哑铃型DGS的液晶微带线移相器作为参考标准,比较了5种形状的DGS(哑铃型、减少DGS面积、一阶分形、三角形、交叉型)的移相能力和插损差异。仿真结果表明:下一阶分形和交叉型DGS微带线液晶移相器移相能力较好,最后对不同介电常数的移相器进行仿具观察其S 参数和移相能力,进一步验证了这一结果。     

LiNbO3基片溶液成分测试声传感器

利用准纵波模式在 Ｌｉ Ｎｂ Ｏ３ 基片上制作了能有效地检测溶液成分的实验性声传感器．准纵波模式的优点是声波速度快,波长长,声波能量能透入基片深处,因此可以从基片背面检测液体,简化了通常 Ｓ Ａ Ｗ 传感器复杂的封装结构,有利于实用化．     

含氟双酯类负性液晶化合物的合成和性能（Ⅱ）──（4－对正烷基（烷氧基）苯甲酰氧基－3－氟苯甲酸对正烷基（烷氧基）苯酯

合成了文题所示两个系列计４个液晶化合物。对各化合物进行了红外光谱、核磁共振、质谱和元素分析，确证了其分子结构。测试了各液晶的介电各向异性、相变温度和相态等。结果表明，此类液晶均为负性液晶。     

ABA型液晶三嵌段共聚物的合成、微结构及介电性能研究

采用原子转移自由基聚合（ATRP）制备了一系列ABA型液晶三嵌段共聚物P11CBMAm-b-PDMSn-b-P11CBMAm,并研究其微观形态和介电性能。首先分别合成液晶前驱体11CBMA和大分子引发剂Br-PDMS-Br,然后以甲苯为溶剂、CuBr/HMTETA为催化剂,由Br-PDMS-Br引发11CBMA进行ATRP聚合。通过控制投料比,制备出一系列具有相同长度PDMS段（n=356）和不同长度液晶P11CBMA段（m=49,79,115）的样品。通过1H-NMR、GPC和DSC对样品进行表征,并利用热退火的方法促进其微观结构的形成。TEM结果显示,样品在经过退火后PDMS段聚集成球状结构;随着液晶段含量的增加,PDMS球状相的尺寸逐渐减少。嵌段共聚物的微观形态对材料的介电性能有很大的影响。退火后样品的介电常数明显高于均聚物PDMS和P11CBMA,这说明控制材料的微结构是提高材料介电常数的有效途径。     

热处理方式对P(VDF-co-TrFE)压电、介电及铁电性能的影响

采用溶液流延法制备了铁电聚合物聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-co-TrFE))厚膜,用X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪(DSC)确定了聚合物晶型,并用偏光显微镜(POM)比较了不同热处理后聚合物的结晶形态。在此基础上,用热极化方式处理了P(VDF-co-TrFE),使该材料的压电系数(d33)提高到-22 pC/N,并比较了不同极化电场下三种热处理聚合物的压电性能。然后用介电测试系统表征了退火处理后不同d33P(VDF-co-TrFE)样品的介电性能,结果表明高压电性会降低此类材料的介电常数。最后通过铁电测试系统解释了P(VDF-co-TrFE)偶极子转向对材料极化强度的影响,阐明了其压电性的来源和影响机理。研究结果表明,通过物理方式改善聚合物的结晶性能,可提高材料剩余极化强度,并可获得高压电性能聚合物厚膜。     

聚芳酰胺多孔膜的制备及其介电性能研究

以间苯二胺和间苯二甲酰氯为单体,2-甲基吡啶为缚酸剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,用低温溶液缩聚法合成了间位聚芳酰胺（PMIA）;然后以乙醇为非溶剂,用非溶剂致相分离法成功制备了不同孔结构的聚芳酰胺多孔膜.采用核磁及红外等手段对所合成聚芳酰胺的结构进行了表征,考察了聚芳酰胺溶液浓度对多孔膜孔结构及介电性能的影响.结果表明:当聚芳酰胺的浓度为21%,17%和15%时,都可以得到孔结构规整的多孔膜,它们在1 MHz频率的介电常数分别为2.31,2.07和1.89,与聚芳酰胺标准膜的介电常数6.22相比分别降低了63%,67%和70%.