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离子液体作为软光学功能材料的研究进展

何国田 , 谷明信 , 林远长 , 徐泽宇 , 何骥鸣 , 孟祥丹 , 李先忠 , 朱晓强 , 吴姣娇

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.12.005

离子液体由于具有蒸气压低、液程宽、热稳定性和化学稳定性好、透光率和导电率高等诸多特性，作为一种潜在的、绿色的软光学功能材料和介质，逐渐引起了科学家们的关注。综述了离子液体作为光学显示材料、光学传输材料、光学储能材料、光电材料、太阳能电池材料等方面应用的研究进展，分析和探讨了离子液体在光学领域应用存在的问题，并展望了其应用研究前景。

关键词: 离子液体 , 软光学材料 , 功能材料 , 有机光致变色 , 变焦液体透镜

磁流变液磁性颗粒的研究进展

韩易言 , 何国田 , 林远长 , 徐泽宇 , 朱晓强 , 刘永福 , 赵健 , 李先忠

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.24.001

磁流变液中的磁性颗粒要求具有高矫顽力、低比重，在相当大的温度范围内保持较高的稳定性。基于以上，综述了各种磁性颗粒的特点、发展历程及其各种物理化学制备方法，阐述了各种制备方法与磁性颗粒结构及性能的关系，对比分析了各种磁性颗粒对磁流变液性能的影响，指出了目前存在的问题，展望了磁性颗粒的制备方法与结构、性能机理的发展趋势。

关键词: 磁流变液 , 磁性颗粒 , 制备方法

磁流变液的电学特性可以广泛应用于自动控制、医疗、汽车工业、飞机制造等诸多领域。推导出了磁流变电容与介电常数之间的计算公式,制作了可以盛载磁流变液的可变电容,测量了磁流变液作为电解质时电容随磁场的变化情况,以及不同浓度的磁流变液的介电常数随磁场的变化情况,得到了磁流变液电容-磁场变化的曲线和磁流变液介电常数-磁场变化的曲线,最后对实验结果作了分析,得出当磁场增大时,介电常数也变大,从而导致磁流变电容增大的结论。

关键词: 磁流变液 , 电容 , 介电常数 , 磁场强度

磁流变酯机理模拟研究

何国田 , 廖昌荣 , 邓绍更 , 曾智 , 曾孝平 , 李明

功能材料

磁流变液已成为智能材料研究领域的一个重要分支.但磁流变液本身的沉降问题仍然没有得到很好地解决.因此,一种新型的无沉降的磁流变材料--磁流变脂应运而生.建立了磁流变脂的剪切应力描述模型,并根据铁磁颗粒的浓度建立了体心立方柱状模型来分析磁流变脂机理及其特性.磁流变脂总的剪切应力可以表达为粘性载液产生的剪应力与颗粒产生的剪应力之和,并根据模型分别描述了剪切应力与磁场强度、颗粒大小间的关系及零场下的剪切力.理论与实验结果相符,证明该模型是可行的.

关键词: 磁流变酯 , 柱状模型 , 剪应力 , 模拟 , 磁场强度

磁流变液导电性能研究

冉迎春 , 何国田 , 汪金刚 , 宋莉 , 王松 , 张德胜

功能材料

磁流变液的安全性是其应用推广的重要保障,对磁流变液导电特性（绝缘特性）的研究有着重要意义。实验的目的是测量出磁流变液的阻值随磁场变化规律,并分析其导电性能。设计制作了磁流变液电阻,该电阻是上下底面为金属的圆柱体容器,容器内装满磁流变液。在外加磁场作用下,由于两金属极板间的磁流变液的磁性颗粒连接成链,使极板间的导电性能发生变化,从而导致电阻减小。推导出了电阻表达式,表明与实验结果相符。

关键词: 磁流变液 , 导电特性 , 磁场 , 电阻

基于系列离子液体的折射率研究

王仲勋 , 陈吉胜 , 谷明信 , 何国田 , 戴鹏飞 , 李明

功能材料

离子液体作为新颖的＂软＂功能材料已成为目前研究的新热点。折射率的研究对了解离子液体这种新型光学材料的结构性质具有重要意义。对选取的系列离子液体{[Cnmim]BF4（n=6,8,10,12）,[Cnmim]PF6（n=8,10,12）,[Cnmim]I（n=7,8,10）,[Cnmim]Cl（n=10,12,14）,[CnPy]BF4（n=9,11,13）等}在空气中的折射率进行了测试和理论分析,结果表明,（1）若阴离子为BF4-和PF6-,离子液体的折射率随阳离子侧链的增长而线性增加;若阴离子为Cl-和I-,离子液体的折射率随离子液体阳离子侧链的增长而线性减小,相关系数R分别是0.98854、0.98004、0.99942、-0.97888、-0.9793;（2）当阳离子一定时,阴离子体积越大,折射率越小,单元素阴离子比多元素阴离子的离子液体折射率要大;（3）离子液体的折射率随温度升高而减小,卤盐离子液体与四氟硼酸盐和六氟磷酸盐离子液体相比对温度变化更敏感。

关键词: 咪唑类离子液体 , 物化性质 , 折射率 , 功能材料 , 光学材料

非圆形磁性颗粒对磁流变脂剪切应力的影响及其计算模型研究

何国田 , 廖昌荣 , 王平 , 宋莉 , 李明

功能材料

磁流变脂是继磁流变液和磁流变弹性体之后,又一个具有巨大发展潜力的磁流变智能材料。参照作者提出的圆形颗粒的建模过程,建立了非圆形磁性颗粒磁流脂的剪切应力模型,并以六边形磁性颗粒磁流变脂为例,推导出六边形磁性颗粒磁流变脂剪切应力公式。该模型对半径和边长相同时剪切屈服应力与磁场强度的关系,体积相同时剪切屈服应力与磁场强度的关系,零场下的剪切力应力进行了模拟计算。结果表明同体积下的非圆形磁性颗粒磁流变脂的剪切应力比圆形磁性颗粒磁流变脂大,且随接触边长的减少剪切应力亦减少,但都比圆形磁性颗粒磁流变脂的剪切应力大。即使零场条件下,非圆形磁性颗粒磁流变脂的剪切应力比圆形磁性颗粒磁流变脂大,说明球形磁流变液不是最佳选择。所以,非圆形磁性颗粒的磁流变脂机理研究对高性能磁流变液制备及其应用具有极其重要的指导意义。

关键词: 磁性颗粒形状 , 磁流变脂 , 剪应力 , 计算模型 , 磁场强度

基于磁流变液的智能电感研究

张德胜 , 何国田 , 李明 , 宋莉 , 冉迎春 , 王松

功能材料

磁流变液是一种优秀的智能流体材料,其流体特性、阻尼特性以及磁学特性已被广泛研究,但其电学特性相对来说研究进展缓慢.用MRF-J01T型磁流变液和电感线圈构成磁流变电感,推导了磁流变电感的计算公式,设计实验测试了磁流变电感随外磁场的变化规律,并从理论上对实验现象进行了分析.为磁流变电感在电子测量以及传感技术中的智能控制提供了一种依据.

关键词: 磁流变液 , 磁流变电感 , 磁场 , 磁导率