電場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、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電場的非線性動力學(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力學(xué)行為這兩個領(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算膠體顆粒間的相互作用問題。首先簡要介紹了計算兩個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)來計算顆粒的電導(dǎo)對體系的影響。當(dāng)顆粒旋轉(zhuǎn)時,我們發(fā)現(xiàn)顆粒表面的弛豫過程會導(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)上可測的顆粒間作用力的減小可以反推出體系弛豫時間的大小,并進(jìn)一步探討了不同體系弛豫時間的性質(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、研究了膠體體系對電場的非線性頻率響應(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)以后在直流場下體系的三倍頻會出現(xiàn)一個峰,經(jīng)過分析以后發(fā)現(xiàn)這個峰的位置與顆粒的電弛豫過程有關(guān)。然后我們在實(shí)驗(yàn)上探測了豬血紅細(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應(yīng)用實(shí)例。如