電場(chǎng)下膠體顆粒的物性研究.pdf

1、膠體即是指一些微小的顆粒分散在介質(zhì)中形成的混合體系。在膠體體系中能量和熵都起到很重要的作用,因此膠體有很多很獨(dú)特的性質(zhì),自組織就是其中之一。膠體體系易于被電場(chǎng)、溫度、PH值等因素調(diào)制,響應(yīng)快變化大,這使它有很廣泛的用途。
　　 本文的工作就是從理論上研究膠體在外電場(chǎng)下的微觀行為,包括各種膠體顆粒之間的相互作用力以及膠體顆粒對(duì)電場(chǎng)的非線性動(dòng)力學(xué)頻率響應(yīng)等。理論模型得到的結(jié)果將與有關(guān)實(shí)驗(yàn)做比較,以解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。

2、本文本文結(jié)構(gòu)如下:
　　 第一章是背景介紹,主要介紹了電流變液和膠體動(dòng)力學(xué)行為這兩個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)概念,研究進(jìn)展和以及面臨的問題等。
　　 第二章深入研究了如何用理論方法來計(jì)算膠體顆粒間的相互作用問題。首先簡(jiǎn)要介紹了計(jì)算兩個(gè)均勻介電顆粒間作用力的格林函數(shù)近似法、譜表示方法、多鏡像方法,并引入復(fù)介電常數(shù)來計(jì)算顆粒的電導(dǎo)對(duì)體系的影響。當(dāng)顆粒旋轉(zhuǎn)時(shí),我們發(fā)現(xiàn)顆粒表面的弛豫過程會(huì)導(dǎo)致顆粒間相互作用力的減小,這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致,我們指

3、出由實(shí)驗(yàn)上可測(cè)的顆粒間作用力的減小可以反推出體系弛豫時(shí)間的大小,并進(jìn)一步探討了不同體系弛豫時(shí)間的性質(zhì)。接著我們將理論模型推廣到了分層顆粒的情況,并指出隨著外場(chǎng)頻率的增加,顆粒間作用力由吸引變成排斥,再由排斥變回吸引,而力的大小和穿越頻率都與顆粒的電學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。為了解釋巨電流變液現(xiàn)象,我們把顆粒表面包裹的極性分子轉(zhuǎn)向極化這一過程加到了模型之中,發(fā)現(xiàn)顆粒之間的有效轉(zhuǎn)向極性分子數(shù)目與電場(chǎng)的關(guān)系符合朗之萬分布。
　　 在第三章,我們

4、研究了膠體體系對(duì)電場(chǎng)的非線性頻率響應(yīng)。首先我們從微觀上發(fā)現(xiàn)顆粒旋轉(zhuǎn)與交流外場(chǎng)的耦合是膠體體系中產(chǎn)生各種頻率非線性響應(yīng)的原因,各諧振頻率的響應(yīng)電場(chǎng)大小都能從理論上給出,特別是在考慮顆粒電導(dǎo)以后在直流場(chǎng)下體系的三倍頻會(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰,經(jīng)過分析以后發(fā)現(xiàn)這個(gè)峰的位置與顆粒的電弛豫過程有關(guān)。然后我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上探測(cè)了豬血紅細(xì)胞體系的二倍頻和三倍頻,并考慮了顆粒的形狀因子和體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行理論擬合。
　　 在第四章中,我們討論了膠體中的兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例。如