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.     

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.     

醋酸二乙胺离子液体的合成及其溶液体系电导率的测定与关联

采用一步酸碱中和法制备了一种胺型离子液体—醋酸二乙胺,测定了298.15K时,该离子液体和DMSO、丙酮以及水组成的二元溶液在全浓度范围的电导率和黏度,并采用Casteel-Amis经验公式关联了溶液电导率随浓度的变化规律.结果表明,同一体系中,溶液黏度比较小时,电导率随离子液体浓度的增加而增大,在溶液黏度比较大时,电导率随离子液体浓度的增加而减小.此外,介电常数较大的溶剂对离子液体电导率的影响更为显著.     

纳米磁性颗粒小点阵体系的奇特磁滞现象

研究了一个有限大小的平方点阵结构的单畴磁性颗粒体系的磁滞现象.每个纳米磁性颗粒具有垂直各向异性并且颗粒与颗粒间具有偶极相互作用.当外加一个垂直于点阵平面的外场时,沿外场方向的磁化强度跟颗粒间的偶极相互作用强度十分有关.在偶极相互作用较弱时,磁滞回线显示了一个阶梯式的环状结构.随着偶极相互作用的增强,磁滞回线将显示一个大环和几个小环的形状.当偶极相互作用变得很强时,这些环将会消失.同时研究了不同偶极相互作用强度下的剩磁和使磁化强度平行于外场方向分量由正变为负的临界场.     

压电石英晶体在有机液体—水混合体系中的特性

用晶体振荡器研究了压电石英晶体在一系列有机液体与水混合体系中的振荡性能,确定:在此类体系中的晶体频移与纯有机液体或电解质水溶液中的晶体频移变化规律不一致,系与液体的密度、粘度及介电常数有关,符合下一通式:△F=c_1d~(1/2)+c_2η~(1/2)-c_3ε_0+c_0,但电导率无显著影响.检测池外壁接地可显著降低介电常数的影响并提高频率稳定性.温度对频移的影响与体系的含水量有关.     

ZnO纳米改性变压器油的相对介电常数模型

为了了解添加纳米颗粒对变压器油相对介电常数的影响情况,采用ZnO半导体纳米颗粒制备改性变压器油,在此基础上研究了纳米改性变压器油相对介电常数随纳米颗粒体积分数和环境温度的变化规律,并提出了基于克劳修斯-莫索提方程的纳米颗粒极化模型来解释纳米改性变压器油相对介电常数的变化机理.实验结果表明,添加ZnO纳米颗粒将小幅度地增大变压器油的相对介电常数,且相对介电常数随纳米颗粒体积分数线性增长,随环境温度线性降低,并且纳米颗粒极化模型的计算值与实验测量数据吻合较好.对所提模型的进一步分析表明,纳米改性变压器油的相对介电常数主要由普通变压器油决定,相比于普通变压器油,纳米改性变压器油相对介电常数的增大主要是由纳米颗粒内部极化造成的.     

胶体溶液介电特性研究

采用修正的Schurr模型描述胶体溶液中的离子输运过程，计算分析了胶体溶液介电常数和电导率的低频和高频特性。研究结果表明，胶体溶液的介电常数在低频率下的超高增益现象，只有在颗粒相（含表面层）电导率远小于基质溶液（电解质溶液）电导率的情况下才会出现；理论计算结果与实验资料吻合较好。     

电导率对电流变液性质影响研究

运用偶极近分析颗粒和液体的经对电流变液性质的影响，研究金属颗粒－绝缘液体体系的电流变行为对外场频率的依赖关系，结果发现电流变体系在显示电流变效应的同时也显示复杂的电导效应，电流变液的电流变行为与其导是行为有一个关系。     

高占空比颗粒电场荷电的计算

采用包含颗粒间相互作用的等效场强代替原外场,利用点偶极子模型计算出高占空比颗粒表面的最大场强,并与有限元法的计算结果进行比较,结果表明,对于具有不同介电常数的颗粒来说,在颗粒占空比较高时,这种方法仍具有足够的精度.根据颗粒场致荷电的机理,进一步推导出计算高占空比颗粒电场饱和荷电量和随时间变化的荷电量的近似公式.结果表明,颗粒电场荷电量不仅随场强、颗粒粒径和介电常数的增大而增大,还随颗粒占空比的增大而增大;颗粒电场荷电的速率与颗粒占空比相关,占空比越大,荷电速率越大.     

四元系锂玻璃快离子导体的电学性质及其薄膜的表面性质

研究了锂卤钨磷酸盐玻璃态快离子导体的阻抗及介电常数等参量随温度、频率的变化规律,并用阻抗谱法、DTA对样品进行了分析。结果表明:当温度高于160℃时,样品电导率随温度的变化,满足Arrheius方程;高温情况下电导率随频率的增加而增加,达到一定程度后基本不变;温度较低时,低频下的电导率基本保持不变。介电常数随温度的变化,在150～200℃间变化不大,尔后增加并达极大值后减小;介电常数随频率减小而增大。此外,用AES、XPS、XRD、WF-metre对其薄膜的表面成分、价态、结构进行了研究,得悉薄膜的表面成分接近体的成分,玻璃体系的骨架是由(PO_4)和[WO_4]基团连接而成。文中还揭示了离子迁移机理和微观结构间的关系。     

非匀强电场对颗粒污垢的抑垢特性

目前,电场抑垢研究兴趣集中于电场对碳酸钙晶体形貌的改变,电场对已成垢的颗粒是否有抑垢作用鲜有研究。针对电场颗粒污垢抑垢机理不明的问题,提出非匀强电场颗粒物污垢抑垢模型,解释了电场对流体管道内污垢颗粒存在抑垢作用。电场60V至180V、频率50Hz、颗粒质量100条件下研究结果表明:匀强电场并不会使颗粒产生抑垢作用,颗粒污垢在非匀强电场受到介电泳力（）,改变原本运动轨迹,达到抑垢的效果。随着电场强度升高,碳酸钙颗粒受到的从,升至。硫酸钙受到的从升至。碳酸镁颗粒受到的升至。电场强度对多种污垢颗粒产生的,是影响抑垢效果的关键因素。     

聚酯改性环氧复合体系的介电性能

用共混复合的方法,加入不同量的聚酯,对环氧树脂进行改性,所得到的聚酯改性环氧复合体系在常温下具有优良的介电性能,介电损耗为１０＾－３个数量级。研究了复合体系的组成、电场频率及测试温度与介电损耗的关系,通过聚酯加入量对介电常数及弹性模量的影响,指出介电损耗与聚酯的加入量有较大关系,在加入８￣１６ｇ聚酯的范围内出现峰值。介电损耗随电场频率的升高而下降,且随温度的变化比较复杂,在９０℃￣１５０℃范围内出     

高压脉冲作用下水中硬岩的电场特性研究

高压脉冲液相放电由于其众多优势,广泛应用在岩石的破碎、石油开采、污水治理等领域.本文通过推导等效放电回路方程,得到放电电流及达到峰值电流的时间表达式,从而在COMSOL Multiphysics中定义脉冲电压,并将其加载在仿真模型的高压电极上.模拟仿真硬岩矿物组成、粒径、电极距离对电场强度和分布特征的影响.结果表明电场强度高度依赖矿石的电学性质、进料粒径、以及矿粒的位置.矿粒的介电常数差异越大,电场越强,分布越不均匀;电场强度向矿石边界转移,体现了电破碎的选择性破碎的机理,以及最大场强随着矿粒尺寸呈指数减小.     

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．     

基于行波电帘的太阳能电池板微尘自清洁研究

微尘累积会导致太阳能电池板发电效率大幅下降甚至损坏。以微尘在行波电帘空间下的运动规律和可控操纵理论及行波电帘电极参数最优化为目标开展应用基础研究,从地球微尘电学和力学特性着手,掌握微尘颗粒分布,带电或高压电场中电离和极化,以及微尘在电池板表面附着力等特性;采用边界元及离散元方法研究带电和不带电微尘在行波电帘空间受静电力、介电泳力、重力、阻力及粒子间电荷力等多力作用下的力学和运动学模型,揭示地球大气环境下微尘在行波电帘空间的运动规律及实现定向运动的控制理论;进而采用数值模拟仿真和正交试验研究行波电帘的电学参数(波形、电压和频率)、机械参数(电极宽度、电极间距、薄膜厚度)与除尘效率的关系,建立行波电帘除尘效率的数学模型和电帘电极参数多变量函数最优化方法,为建立一种适用于中国西部气候条件下的大规模电池板阵列和其他光电及仪器系统的自清洁方法提供理论和工艺支撑。     

A.C. conductivity and relaxation dynamics in zinc–borate glasses

The frequency-dependent dielectric dispersion of ZnO–Na2O–Al2O3–B2O3(in mol%) glass prepared by the melt quenching technique is investigated in the temperatur e ranges from room temperature to 420 K. Dielectric relaxation has been analyzed based on the behavior of electric modulus behavior. An analysis of the real and imaginary parts of dielectric is performed assuming the ideal Debye behavior as confirmed by Cole–Cole plot. The activation energy associated with the dielectric relaxation determined from the electric modulus spectra was found to be 1.863 eV, which is close to that the activation energy for d.c. conductivity (1.871 eV), indicating the similar nature of relaxation and conductivity.     

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.     

Relaxation mechanism analysis of synthetic fused quartz glass investigated by electrical impedance spectra

The synthetic fused quartz glasses with bare metal impurities have been analyzed by temperature- dependent electrical impedance spectroscopy. The complex electric impedance and the overlapping of the normalized dielectric modulus imply the single mechanism of dielectric and conduction relaxation in the fused quartz glass. Besides, the dependence of conductivity on temperature may attribute to the predominant electric relaxation to the delocalized or long range electronic hopping between the nonbridged dangling oxygen.     

电流变液中介电颗粒在平行板电场中的运动

讨论了电流变液中介电颗粒在平行板电场中的运动。严格考虑了介电颗粒与极板的相互作用,利用特殊函数得到了封闭的积分表达式。其中偶极矩与一组无穷多个镜象偶极矩之间的相互作用严格表达式,可以方便地用来处理电流变液中颗粒与极板的作用。     

Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images

The ability to manipulate biological cells and micrometre-scale particles plays an important role in many biological and colloidal science applications. However, conventional manipulation techniques--including optical tweezers, electrokinetic forces (electrophoresis, dielectrophoresis, travelling-wave dielectrophoresis), magnetic tweezers, acoustic traps and hydrodynamic flows--cannot achieve high resolution and high throughput at the same time. Optical tweezers offer high resolution for trapping single particles, but have a limited manipulation area owing to tight focusing requirements; on the other hand, electrokinetic forces and other mechanisms provide high throughput, but lack the flexibility or the spatial resolution necessary for controlling individual cells. Here we present an optical image-driven dielectrophoresis technique that permits high-resolution patterning of electric fields on a photoconductive surface for manipulating single particles. It requires 100,000 times less optical intensity than optical tweezers. Using an incoherent light source (a light-emitting diode or a halogen lamp) and a digital micromirror spatial light modulator, we have demonstrated parallel manipulation of 15,000 particle traps on a 1.3 x 1.0 mm2 area. With direct optical imaging control, multiple manipulation functions are combined to achieve complex, multi-step manipulation protocols.