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神奇材料——电流变液材料是人类文明进步的重要标志之一，每一次材料的进步都会带来人类生活水平的一次质的飞跃，进入20世纪之后，各种新材料的产生更是日新月异，如常被人提起的超导材料、半导体材料、新陶瓷材料、纳米材料等，本文拟介绍一种不为大家所熟知的神奇材料——电流变液。
一、电流变液材料的发现1947年，有一个叫温塞格的美国学者，讲石膏、石灰和石墨混合后加在橄榄油中，然后又加入水搅拌成一种悬浮液，他想试验一下这种悬浮液能够导电，结果在实验中却发现了这一奇特现象。
当他对悬浮液加上电压后，发现液体马上变成了固体，当取消电压固体又会很快变成液体，后来他又测出这种物态变化的时间仅有几毫秒，并且固体的强度会随着所加电压的增大而增加，可以用电压的有无和大小来控制物态变化和固态强度，温塞格的发现引起了许多科学家的兴趣，科学家把能产生这种变化的材料命名为电流变液，这种现象命名为温塞格现象。
二、电流变液的应用1、电流变液刹车系统传统的车辆在高速行驶时，一旦遇到紧急情况，司机从踩下刹车到车停下来往往需要几秒时间，而车毁人亡的人间悲剧往往就是在这几秒内发生，这主要是因为传统车辆上的刹车多是采用一种被称为圆环“抱死”系统的装置，他们都是靠压力使车轮停转，但由于压力增大需要一个过程，致使车辆不可能快速停下来。
而用电流变液做成的刹车系统，只需要千分之几秒就可达到使车轮停转的目的。
研究者在车轮的传统装置中充入电流变液，平时由于其粘度较小，对车轮转动无太大影响，当遇到紧急情况时，驾驶员只要象掀喇叭一样，按下一个相应电路控制开关，给电流变液加上一定电压，在几毫秒后，电流变液就要变成固体将使车轮传动装置与车轮固化为一个整体，按此原理还可以用电流变液锁定发动机、变速箱等，另外，还可将这种材料做成汽车防盗装置，使盗车者，即使进入车内，也只能无功而返。
2、电流变液飞机机翼研究者将直升机的水平旋翼叶片迈入压电材料（是一种能将外加力转化为相应电压的材料），并将叶片作成中空式的，在其中充入电流变液，这种充入电流变液的中空叶片，会大大降低机翼产生的噪声和振动。
电流变液论文：电流变液微观结构力学分析动力学仿真【中文摘要】电流变液作为一种智能材料,以其独特的流变特性受到了许多科研工作者的关注,并且在工程领域中得到了广泛的应用。
许多科研工作者都指出了电流变液的微观结构会影响其力学特性,但是,他们都没有发现在电流变响应过程中存在结构-力的动态耦合。
本课题来源于国家自然科学基金资助项目(51075345),本文是以电流变液的微观结构为研究对象,主要是从理论分析和动力学仿真的角度来展开研究的。
研究的主要内容如下:首先,采用点偶极子模型,并假设电流变液颗粒是球形的,计算体心四方结构、面心立方结构和六角密堆结构的势能,分析得出电流变液固化后形成的微观结构的基态是体心四方结构。
同时,用统计的方法研究电流变液的相变,得出了电流变液发生相变时的临界电场和临界温度。
其次,根据电流变液在外电场作用下,颗粒极化后形成链的微观结构的原理,并基于颗粒之间的作用力及电磁学理论,建立了电流变液微观结构的力学模型。
通过电流变液微观结构的力学模型计算了不同大小的颗粒、电场强度和颗粒的体积分率对剪切屈服应力的影响,并分析了剪切屈服应力与应变的响应特性。
最后,通过电流变液极化理论,推导了电流变液颗粒在Poiseuille流场下的无量纲动力学方程,进而采用周期性边界条件,仿真了电流变液在相同外电场作用下,其微观结构的变化情况,并建立了电流变液微观结构的变化相图。
而且,仿真了电流变液在三个不同的外电场作用下,电流变液微观结构的最终状态图,以及序参量和表观粘度随时间变化的情况。
仿真结果表明:电流变液微观结构的变化对其力学特性有很大的影响,在未形成体心四方结构之前,电流变液的表观粘度是不断变化的,即产生了结构-力的动态耦合效应。
并且,电场强度和压力梯度会对这种效应产生影响。
【英文摘要】Electrorheological(ER) fluids is a kind of smart material. Because of its unique rheological properties, ER fluids receives many researchers’attention. And it has been widely used in the engineering region. Many researchers have pointed out that the microstructure of ER fluids affects its mechanical properties. But they havn’t found thestructure-force dynamic coupling in the process of ER response. This research originates from the National Natural Science Foundation of China (No.51075345). The object of study is the microstructure of ER fluids, and the research is expanded mainly by the theoretical analysis and dynamic simulation.The specific research works in this paper are as follows:Firstly, using the dipole model and assuming ER particles are spherical, the potential energy of body-centered tetragonal structure, face-centered cubic structure and hexagonal close packed structure are calculated. Analysing the rusult that the ground state of ER fluids’solidified microstructure is body-centered tetragonal structure. At the same time, when ER fluids isgetting phase transition, the critical electric field and critical temperature are obtained by using the statistical method.Secondly, with the action of the applied external electric field, polarized particles form chains. Besides, based on the interaction force between particles and electromagnetic theory, the mechanical model of ER fluids’microstructure is established. Calculating the effect of the particle size, electric field strength and particles’volume fraction on the shear yield stress by this mechanical model, and analysing the response between shear yield stress and stly, using the polarization theory of ER fluids, the nondimensional dynamic equation of ER particles is derived in a poiseuille flow field. With periodic boundary conditions, simulating the microstructural changes of ER fluids under the same external electric field. And establishing phase diagram of ER fluids’microstructural changes. Besides, the final state diagram of ER fluids’microstructure, the changes of order parameters and apparent viscosity with time are simulated under three different external electric field. Simulation results show that: the changes of ER fluids’microstructure have great influence on its mechanical properties. Before thebody-centered tetragonal structure has formed, the apparentviscosity of ER fluids changes constantly. That is the dynamic coupling effect of structure-force appears. Also, the electric field intensity and pressure gradient have an impact on the dynamic coupling effect of structure-force.【关键词】电流变液微观结构力学分析动力学仿真【英文关键词】electrorheological fluids microstructure mechanical analysis dynamic simulation【目录】电流变液微观结构的力学分析及动力学仿真摘要4-5Abstract5-6第1章绪论9-17 1.1 课题的研究背景和意义9-10 1.2 电流变液的流变机理10-12 1.3 电流变液的研究现状12-13 1.4 电流变液的工程应用及存在的主要问题13-15 1.5 本文的主要研究内容15-17第2章电流变液微观结构的基态及形成的基本条件17-28 2.1 引言17-18 2.2 电流变液微观结构的基态18-22 2.3 电流变液微观结构形成的基本条件22-26 2.3.1 电流变液的自由能22-25 2.3.2 电流变液的相变25-26 2.4 本章小结26-28第3章电流变液微观结构的力学模型28-43 3.1 引言28 3.2 电流变液的基本方程28-31 3.2.1 Maxwell 基本方程组28-31 3.2.2 电流变液颗粒的极化率和极化强度31 3.3 电流变液微观结构的力学模型31-33 3.4 计算结果与分析33-42 3.4.1 剪切屈服应力与电场强度的关系34-36 3.4.2 剪切屈服应力与颗粒体积分率的关系36-38 3.4.3 剪切屈服应力与颗粒大小的关系38-40 3.4.4 剪切屈服应力与应变的关系40-42 3.5 本章小结42-43第4章电流变液微观结构的动力学仿真43-56 4.1 引言43 4.2 电流变液的动力学模型43-47 4.3 仿真结果与分析47-55 4.3.1 电流变液微观结构的变化相图47-49 4.3.2 电流变液微观结构的变化状态图49-53 4.3.3 电流变液微观结构的力学特性分析53-55 4.4 本章小结55-56第5章总结与展望56-59 5.1全文总结56-57 5.2 研究展望57-59参考文献59-64致谢64-65攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目65【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。
液体物理学中的流变学特性研究液体物理学是研究液体的性质和行为的学科。
液体的流变学是研究液体在外力作用下的变形和流动规律的重要分支领域。
本文将介绍液体物理学中流变学特性的研究进展，并探讨其在材料科学、化学工程、生物医学等领域的应用。
一、流变学的基本概念流变学研究液体的应力-应变关系，即外力对于液体的作用会导致液体发生变形。
通过测量液体的应力和应变，可以得到其流变学特性。
常见的流变学测试手段包括剪切试验、扩散试验、旋转试验等。
二、流变学的应力-应变关系1. 剪切应力与剪切应变剪切应力是单位面积上的切变力，剪切应变是液体中两个相对面的位移差与两个相对面的间距之比。
根据流变学的研究，剪切应力与剪切应变成正比关系，即剪切应力=剪切应变×剪切粘度。
此外，剪切粘度还与温度、压力等因素有关。
2. 指数流变与非牛顿性指数流变是指液体的剪切应力与剪切应变不成直接比例关系。
常见的指数流变模型包括Bingham模型、Casson模型、Herschel-Bulkley模型等。
而非牛顿性则指液体的流变学特性受到外界条件的影响，如剪切速率、溶质浓度等。
三、流变学在材料科学中的应用流变学的研究对于材料科学具有重要意义。
一方面，通过流变学测试可以评估材料的力学性能，如黏弹性、塑性、蠕变等。
另一方面，对于复杂材料，如润滑油、聚合物溶液等，流变学测试可以提供相关物理化学参数，为材料的设计和应用提供依据。
四、流变学在化学工程中的应用化学工程领域对流变学的研究主要涉及流体力学、传热传质等方面。
通过研究流体的流变学特性，可以设计合适的流体管道、反应器等工业设备，提高生产效率和安全性。
此外，流变学还可用于液体混合、悬浮体系的稳定性评估等方面。
五、流变学在生物医学中的应用流变学在生物医学领域中的应用日益重要。
例如，在血液流变学研究中，通过测量血液的黏度、弹性模量等参数，可以了解血液对于血管壁的影响，进而研究心脑血管疾病的发病机制和药物治疗效果。
第七章流变学基础学习要点一、概述（一）流变学1. 定义：流变学（rheology）是研究物质变形和流动的科学。
变形是固体的固有性质，流动是液体的固有性质。
2.研究对象：(1) 具有固体和液体两方面性质的物质。
(2) 乳剂、混悬剂、软膏、硬膏、粉体等。
（二）变形与流动1. 变形是指对某一物体施加外力时，其内部各部分的形状和体积发生变化的过程。
2. 应力是指对固体施加外力，则固体内部存在一种与外力相对抗而使固体保持原状的单位面积上的力。
3. 流动：对液体施加外力，液体发生变形，即流动。
（三）弹性与黏性1. 弹性是指物体在外力的作用下发生变形，当解除外力后恢复原来状态的性质。
可逆性变形----弹性变形。
不可逆变形----塑性变形2. 黏性是流体在外力的作用下质点间相对运动而产生的阻力。
3. 剪切应力（S）：单位液层面积上所施加的使各液层发生相对运动的外力，FSA=。
4. 剪切速度（D）：液体流动时各层之间形成的速度梯度，dvDdx =。
5. 黏度：η，面积为1cm2时两液层间的内摩擦力，单位Pa·s，SDη=。
（四）黏弹性1. 黏弹性是指物体具有黏性和弹性的双重特征，具有这样性质的物体称为黏弹体。
2. 应力松弛是指试样瞬时变形后，在不变形的情况下，试样内部的应力随时间而减小的过程，即，外形不变，内应力发生变化。
3. 蠕变是指把一定大小的应力施加于黏弹体时，物体的形变随时间而逐渐增加的现象，即，应力不变，外形发生变化。
二、流体的基本性质A：牛顿流动B：塑性流动C：假黏性流体D：胀性流动E：假塑性流体，表现触变性图7-1 各种类型的液体流动曲线（一）牛顿流体：1. 特征(1) 剪切速度与剪切应力成正比，S=F/A=ηD或1SDη=。
(2) 黏度η：在一定温度下为常数，不随剪切速度的变化而变化。
2. 应用纯液体、低分子溶液或高分子稀溶液。
（二）非牛顿流体1. 特征：(1) 剪切应力与剪切速度的关系不符合牛顿定律。
电流变液光学性能的研究余南辉范吉军张永林王旺平曹梅丽【摘要】本文研究了由淀粉和硅油组成的电流变液的光学特性，在不同外加电场作用下针对不同浓度的淀粉电流变液进行了透光率的测量。
实验结果表明，透光率随电场强度的增加先增大后减小。
电流变液浓度高时达到最大透射光强所需的电场强度小，而浓度低时达到最大透射光强所需的电场强度大。
【关键词】电流变液；光电流；透射率0 引言电流变液（Electrorheological Fluids），在通常条件下是一种由介电微粒与绝缘液体构成的悬浮液，在外电场作用下，电流变液能在瞬间发生相变，由液态变成一种粘度较大的类固态物质；撤去电场后，体系又迅速恢复到原来的液态，其响应时间为毫秒量级。
这种变化不仅迅速、可逆，而且连续、可调。
在电场作用下，颗粒沿电场方向排列成链柱状结构是电流变宏观行为的微观起源。
这种结构的转变不仅影响力学性能，对电流变液的电学、光学、电磁学、声学等性质均有显著影响。
Zhao等研究了电流变液的衍射、透射、近红外等光学特性以及对微波的透射和反射的可调控性[1-6]。
本文研究了在外加电场作用下淀粉电流变液的电光效应，测量了不同浓度的淀粉电流变液在不同外加电场作用下透射光强的变化。
1 实验1.1 实验材料本实验采用的电流变液试样为淀粉和硅油组成的悬浮液，将淀粉加入硅油中搅动均匀，配制成乳白色悬浮液。
本实验共配制三种浓度试样，质量百分比分别为：0.5%，0.75% 和1.0%。
1.2 实验装置与内容实验装置如图1所示，从左至右由激光器、起偏器P、高压直流电源、检偏器A以及电光检测器构成。
电流变液试样放于容器盒中，容器盒为长方体塑料盒，两铜片电极置于容器盒相对两侧面上，电极间距为13mm，电极足够宽，可以忽略边缘场的影响。
可调高压直流电源与电极相接。
电光检测器用于检测透过电流变液试样后产生的光电流。
两偏振片P和A的透振方向互相垂直，电极方向与两偏振片分别垂直，不加试样时没有光线射出这对正交的偏振片。
影响流体类型的因素
影响流体类型的因素主要包括以下几个方面：
1. 物态：流体可以分为气态和液态两种。
物态是由于分子的排列方式和分子之间的相互作用力不同所导致的。
通常情况下，高温下分子运动剧烈，分子之间的相互作用力较小，流体呈现气态；相反，低温下分子运动相对较弱，分子之间的相互作用力较大，流体呈现液态。
2. 温度：温度影响流体的粒子速度和分子之间的相互作用力。
当温度升高时，流体分子的平均速度也增加，流体呈现低黏度、低表面张力等特性。
相反，当温度下降时，流体的粒子速度减小，分子之间的相互作用力增加，流体呈现高黏度、高表面张力等特性。
3. 压强：压强是指单位面积上的压力。
较高的压强会增加流体分子之间的相互作用力，从而使流体呈现高黏度、高密度等特性。
4. 化学成分：不同化学成分的流体具有不同的性质。
例如，水和油具有不同的密度、黏度和表面张力等特性，这是由于它们分子之间的相互作用力不同所导致的。
5. 外界条件：外界条件如重力、电场和磁场等也会对流体的类型产生影响。
重力会影响流体的流动和压强分布；电场和磁场则会对流体中带电粒子的运动轨迹
和流动性质产生影响。
影响流量计正常工作的因素
1. 流体介质的特性：例如流体的黏度、密度、温度等会直接影响流量计的测量精度。
2. 液体流态的特性：以液体为流体介质的流量计，液体流态的变化（如脉动流、层流或湍流）也会影响其测量精度。
3. 流量计的结构形式：不同类型的流量计，其结构形式、传感器原理、检测方式以及所适用的流体介质等都会对其测量精度产生影响。
4. 环境因素：例如温度、湿度、气压、震动等环境因素会影响流量计的测量准确性和可靠性。
5. 维护和校准不当：流量计长期使用后会出现一定的漂移，需要定期进行维护和校准，否则可能会影响测量结果。
