分数Poynting-Thomson模型对聚合物介电松弛的研究

描述了粘弹性力学过程的"弹壶",提出了描述介电松弛现象的"容阻器",建立了分数Poynting-Thomson模型,利用遗传算法结合共轭梯度法确定最优拟合参数,表明分数Poynting-Thomson模型对聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合物的介电常数和介电损耗给出了极好的描述。     

分数Poynting-Thomson模型应用于聚碳酸酯及其混合物介电损耗的研究

基于分数阶微积分理论,建立了介电松弛的分数Poynting-Thomson模型,讨论了该模型各参数变化对介电损耗的影响.利用遗传算法结合共轭梯度法确定最优化模型参数,用该模型拟合了聚碳酸酯及聚碳酸酯与热塑性聚酯混合物在不同温度介电损耗的频谱数据.结果表明,该模型可以对聚碳酸酯及聚碳酸酯与热塑性聚酯混合物的介电损耗给出很好的描述,在不同温度下,松弛时间对温度具有简单的依赖关系.     

聚合物应力松弛过程的分数Zener模型

分析了分数Zener模型的应力松弛特征,讨论了Mittag-Leffler函数的收敛性及其数值计算问题.基于遗传算法和共轭梯度法进行最优化参数拟合,用分数Zener模型对两种聚合物的应力松弛过程进行了拟合,结果表明:分数Zener模型可以对具有双拐点的应力松弛过程给出很好的描述.     

温度对介电弹性体材料致动器动态性能的影响

介电弹性体材料(Dielectric Elastomer,简称DE)具有很强的粘弹性,由于DE材料的粘弹性具有时间依赖关系,从而使其应力-应变也具有时间依赖性,因此动态变形中,其能量转换、宏观变形等特性也必然受到粘弹性的影响。同时,DE的粘弹性和介电常数具有很强的温度依赖性。通过引入温度对介电常数、弹性模量和粘弹性松弛的影响,并结合DE的粘弹性力学模型和欧拉-拉格朗日方程,构建了不同环境温度场下的DE系统的动力学控制方程。最后,通过数值模拟,分析了温度对DE材料致动器动态性能的影响。研究结果能为DE致动器的结构设计和动态变形控制提供理论指导。     

PVP在室温以上的介电性能研究

通过在40℃(160℃,63.1Hz(4MHz范围内测量PVP的介电松弛谱,发现了PVP的介电松弛中含有α松弛,(松弛和γ松弛三种极化过程,其中α松弛归因于聚合物的玻璃化转变,(松弛归因于聚合物的侧基运动,γ松弛归因于聚合物的链段局域运动; 而介电损耗低频处有直流电导的贡献.     

改进的黏弹材料应力松弛模型

为了用较少的参数准确描述粘弹材料的应力松弛实验数据,并且唯象解释松弛速率与应力的幂律关系,用假塑性粘壶与弹簧串联,得到改进的Maxwell模型。改进的Maxwell模型再与弹簧并联,给出改进的Zener模型。取定应变时,可得出松弛速率与应力满足幂律关系。求解本构方程得到它们的应力松弛函数。结果表明,常见的幂律型松弛可视为改进后模型的解,幂律函数的指数与反映材料非线性强弱的参数建立了关系,而Debye型松弛是幂律型松弛的一种极限情况。用给出的松弛函数对聚异丁烯的松弛模量进行了研究,拟合过程简单,准确度较高。     

湿土微波介电性质的实验研究

本文通过实验分析表明,在微波波段为分米波和厘米波时,湿土的微波介电常数随容积和湿度变化而出现一个临界变化,在毫米波段这个临界变化消失。束缚水和游离水有着各自的微波介电豫驰。根据土壤颗粒、空气、束缚水和游离水四成分的土壤模型,本文建立了一种半径验直线式介电模型,为在微波频率范围内有效计算湿土微波介电常数提供了便利的方法。     

硫化胶等温热氧老化时应力松弛和压缩永久变形性能的研究

从分数阶粘弹理论出发,利用Fox-H函数提出了描述硫化胶在热氧老化时应力松弛和压缩永久变形性能变化规律的一个二元数学模型.基于遗传算法和共轭梯度法确定最优化模型参数,利用该模型拟合了2种硫化胶的应力松弛系数和永久变形率随时间变化的数据.结果表明,该模型可以对硫化胶的应力松弛和压缩永久变形性能的老化给出很好的描述.     

分数Zener模型在硫化橡胶应力松弛中的应用

基于分数Zener模型对硫化橡胶GR-S的应力松弛模量和储存及损失模量进行了拟合.应用遗传算法结合共轭梯度法对模型参数进行优化.结果表明,该模型能够很好的描述硫化橡胶的应力松弛和动态过程.     

粘弹性应力松弛过程的时间标度变换

通过时间标度变换方法,提出了粘弹性应力松弛过程的一个经验公式.对聚合物材料应力松弛过程进行了拟合处理.该方法数学处理简单,且对应力松弛过程给出了很好的描述.     

服从分数阶Zener模型黏弹性体的力学特性研究

基于黏弹性理论和分数阶导数理论,建立了分数阶Zener模型并给出其本构方程形式,在此基础上推导出服从分数阶Zener模型黏弹性体的松弛函数、蠕变函数及复模量、损耗比等力学性能参数的表达式.通过数值算例,分析了材料的蠕变和松弛行为以及部分力学参数随频率的变化规律.结果表明:服从该模型的黏弹性材料的蠕变和松弛特性,可以通过改变分数阶Zener模型的分数阶数值来控制.在低频时,黏弹性材料的存储模量趋于1,此时材料处于一种橡胶态,其性质接近弹性体.而在高频时,分数微分算子的值越大,耗散率越快趋于稳定;损耗比在低频时加速上升,随着频率增大,在达到最大值后开始有下降趋势.     

PLZT薄膜弛豫时间分布与极化特征研究

对溶胶-凝胶法制备的PLZT薄膜进行介电温度谱测试,根据不同温度ε′-ε″曲线的Cole-Cole经验公式进行拟合,并对PLZT薄膜的弛豫铁电体特性进行分析.实验结果表明:样品出现弥散相变,属于弛豫铁电体,且内部存在氧缺陷;样品的介电常数、最可几弛豫时间以及由经验公式拟合得到的温度函数在100～110℃温度范围内出现异常,结合材料介电响应理论说明材料晶体结构类型出现变化.     

电介质超慢弛豫过程的研究

本文提出的线变零电压起始法克服了过零法[1]反复充放电时间太长,起始阶跃电压所造成的吸收电流难以完全消除等缺点,因而可以迅速准确地测定电介质的超慢弛豫特性。比较电介质的充放电电流的时间关系,可以确定其瞬时绝缘电阻。采用多重非线性最小二乘方对实验结果进行拟合处理,可以分离材料中的各种弛豫机构并获得相应的弛豫参数,拟合结果与实验结果吻合良好,其差值通常均低于1％。根据德拜方程可以从实测的C-t关系中得到材料介电常数与损耗角正切的超低频频谱及相应的Cole-Cole图。     

PLZT(7/40/60)薄膜介电驰豫特征的研究

利用溶胶-凝胶技术制备PLZT薄膜,对样品进行X射线衍射和高频介电谱测试,结果表明:薄膜为钙钛矿结构,呈现[110]择优取向,100 MHz介电温谱显示该薄膜具有弛豫铁电体特征,介电频谱表明PLZT薄膜具有介电弛豫特征,体现温度弥散特性,通过理论拟合Cole-Cole曲线得到弛豫时间的分布函数,结合弛豫铁电体特性,时介...     

Progress in the study of molecular organized assemblies by dielectric relaxation spectroscopy

Because dielectric spectroscopy covers a great many problems in physical and chemical systems occurring in an extremely wide frequency range, the study of this method plays an important role in physical chemistry. As an effective tool to detect inner properties of substance systems, the dielectric spectroscopy method is widely used in chemical systems and has been dramatically developed in recent decade. This review paper describes the applications of the dielectric spectroscopy in the chemical field, and main concentrations are focused on the micelle, microemulsion and other so-called molecular organized assemblies. Some dielectric principles and models proposed for these systems are introduced. In addition, recent technical developments in dielectric spectroscopy and developing trend of this method in other chemical systems are reviewed.     

氮气氛围下热处理的Na（0.5）Bi（0.5）TiO3薄膜的低温介电性能研究

采用溶胶凝胶法在LiNaO3（LNO）衬底上制备Na0.5Bi0.5TiO3（NBT）薄膜.部分NBT薄膜在氮气氛围下进行了热处理,记为NBT-N2.在100～400 K的温度范围内,测量了NBT-N2的介电性能.NBT-N2薄膜的介电频谱中出现了损耗峰,存在弛豫现象.利用Arrhenius公式拟合弛豫所对应的激活能,发现在NBT-N2薄膜中存在2个热激活过程：一个对应氧空位电离引入的极化子的跳跃跃迁;另一个对应导电电子与偏离氧八面体中心的Ti离子之间的耦合.此外,采用复阻抗谱分析了NBT-N2薄膜中的介电弛豫过程,在测试温度范围内,随着温度的升高,该弛豫过程逐渐趋向于理想的德拜模型.     

基于频域介电谱法的油纸绝缘系统弛豫函数与微水及温度关系

为了分析油纸绝缘系统的介电谱与频率和微水含量及温度变化之间的关系,在实验室搭建了测试装置。根据测试结果,研究了水分及温度对变压器主绝缘系统的影响规律及其影响机理,通过傅里叶逆变换得到复合绝缘体系的弛豫函数。结果表明：含有3个弛豫项的物理模型,可以较好反映油纸绝缘的弛豫及其微观极化机制,微水和温度对弛豫函数的影响较大且影响规律不同。     

合金凝固过程的微分型本构方程及其蠕变与松弛特性

指出加强合金凝固温区力学特性研究的工程意义，基于作者近来的实验研究及所提出的流变模型，进一步揭示了合金凝固过程相应的微分型本构方程及其蠕变与松驰特性。