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极性分子型电流变液


□ 陆坤权 沈 容 王学昭 孙 刚 曹则贤 刘寄星

  摘要 电流变液在电场作用下软硬连续可调的奇特性质具有广泛和重要的应用价值。传统电流变液是基于颗粒极化产生的相互作用,根据介电理论预测,其剪切屈服强度的上限约为10 kPa。电流变液被发明50年来,阻碍其应用的主要原因是剪切强度低。近年来发明的“极性分子型电流变液”是一类新型电流变液,其屈服强度比传统电流变液大一个数量级以上,且与电场强度呈线性关系,这一点和传统电流变液中的平方关系也明显不同。文章作者提出了极性分子在颗粒间强局域电场中的取向并与极化电荷作用的模型,成功地解释了观察到的实验现象。根据这一原理,有可能制备出屈服强度高达MPa的电流变液。
  关键词 电流变液,极性分子,局域电场
  
  1 水分子能在电场中取向吗?
  
  美国的Halliday等人在他们的大学物理教科书中提出过这样一个问题:H2O分子是否能够在电场中取向?如果能够,所需的电场强度为多高?这个问题可以这样考虑:设极性分子的偶极矩为μ,外电场强度为E,则该极性分子在电场中的势能为
  U=μ·E. (1)要使H2O分子沿电场方向取向,电场必须强到使H2O分子的势能足以同其动能相比拟的程度,即应有u=μE≥3/2kT。
  
  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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摘自:物理
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