基于Monte Carlo方法的磁流體微觀結(jié)構(gòu)建模及光學特性分析.pdf

1、磁流體作為一種新型的功能材料，同時具有固體的磁性和液體的流動性雙重特性，因此具備了很多特有的物理性質(zhì)和表觀現(xiàn)象。其中，磁流體的微觀結(jié)構(gòu)及其光學性質(zhì)的研究正是當前熱門的研究問題之一。本文即是運用Monte Carlo數(shù)值模擬方法來對磁流體的微觀結(jié)構(gòu)建模，并對其由于微觀結(jié)構(gòu)變化而引起的光學性質(zhì)變化進行了分析研究。
　　本文在詳細分析磁流體中的磁性粒子勢能函數(shù)的基礎(chǔ)上，運用Monte Carlo方法模擬了磁流體二維和三維微觀聚集結(jié)構(gòu)的形

2、成過程。在無磁場情況下，磁流體中的磁性粒子會形成團簇結(jié)構(gòu);當外加磁場時，磁性粒子將會沿磁場方向形成鏈狀結(jié)構(gòu)，且在不同磁場強度(25Gs、50Gs、75Gs、100Gs)下，鏈狀結(jié)構(gòu)隨磁場的增大而變長、變直，在不同濃度(1％、1.8％、3.6％)下，鏈狀結(jié)構(gòu)隨濃度的增加而變長、變密。
　　在運用Monte Carlo方法建立的磁流體微觀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本文建立了磁流體的光透射模型，并運用Monte Carlo方法模擬光線了在磁流體薄膜

3、內(nèi)的傳遞過程。通過分析光線傳遞過程中的影響因素（如:外加磁場強度、施加磁場方向、薄膜厚度、體積濃度等），統(tǒng)計磁流體薄膜的透射率、反射率、吸收率，得到了各影響因素對磁流體薄膜的光譜透射率以及1550nm處的光透射率的影響關(guān)系。在光入射方向與磁場施加方向平行時，不同磁場強度（0Gs、25Gs、50Gs、75Gs以及100Gs等）時，透射率會隨著磁場強度的增加而增加;當光入射方向與磁場施加方向垂直時，光透射率隨磁場強度的增加，會有先降低再升高

4、的趨勢。同時探討了濃度（1％、1.8％、3.6％等）、不同厚度（5μm、10μm、15μm、20μm等）對磁流體透射率的影響是:濃度增大，透射率線性減小;厚度增大，透射率線性減小。
　　此外，在現(xiàn)有的實驗條件下，通過搭建實驗系統(tǒng)，濃度1.8％、薄膜厚度為10μm、磁場大小為0～200Gs，實驗得到了磁流體薄膜在光入射方向與磁場方向平行與垂直的情況下的透射率隨外加磁場強度變化的變化規(guī)律。并將實驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比，兩者變化趨勢相同，