胶体晶体黏性的实时检测及其对体系弹性的影响研究

IMECH-IR > 微重力重点实验室

	胶体晶体黏性的实时检测及其对体系弹性的影响研究
	郭玮
导师	徐升华
	2014
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位类别	硕士
学位专业	流体力学
摘要	胶体晶体的研究具有重要的理论意义和应用前景，人们常将其作为原子、分子晶体在时间和空间上都高度放大了的模型体系，来研究晶体的成核和生长等过程。鉴于此，胶体晶体的一些宏观力学性质，如黏性、弹性等也受到广泛关注。本论文中，针对带电胶体粒子结晶所形成的胶体晶体的黏性和弹性，主要开展了如下两个方面的研究工作：（1）胶体晶体结构及其黏性对弹性影响的规律。众所周知，体系的黏性会影响到胶体颗粒的运动，进而可能影响体系的弹性。目前为止，国际上对胶体晶体黏性和弹性这两个重要参数的研究一般都是分开进行，所以黏性对弹性的影响如何，尚无结论。针对这一问题，我们采用重水和水两种介质（其化学性质相似，但在常温下水的黏度为0.89cp，重水黏度为1.06cp），通过测量这两种介质中带电聚苯乙烯（PS）颗粒所形成的胶体晶体的相关参数，观察了不同介质中所形成的胶体晶体结构特性及其在重力场中的平衡过程，进而分析了胶体晶体的黏性对其弹性的影响规律。研究结果表明，介质的黏度对胶体晶体的形成结构没有影响。但是介质黏度越大，样品达到沉降平衡状态所需时间越长，弹性模量越小。这一研究有助于深入认识胶体晶体结构，建立胶体粒子的运动与胶体晶体宏观性质的联系。（2）胶体晶体黏度的实时测量。针对目前对胶体晶体的黏度的测量都需要施加剪切，而不能在无干扰情况下实时测量的现状，我们创新性地提出了采用动态光散射的方法，来实时测量胶体晶体黏度。首先，通过分析动态光散射的理论机制，证明了这种方法的可行性和合理性。在此基础上，我们成功地在未加剪切的情况下测量了胶体晶体的黏度分布。除此之外，我们还发现了胶体晶体中存在局部的黏度差异，并对其进行了合理的解释。与传统方法相比，动态光散射方法不仅不用施加外界干扰，而且可以测量体系内部的局部黏度，因此该方法在胶体晶体的黏性研究中具有明显的优越性。总之，本文的研究工作不仅将胶体晶体的黏性和弹性参数结合起来，并且提出了胶体晶体黏性的创新检测方法，为实时测量胶体晶体黏度奠定了基础。新方法可以用来研究胶体晶体的结晶过程中体系黏度的变化，并能够在无外界（剪切）干扰的条件下，认识胶体晶体黏性与结构变化之间的本质性规律。本文的相关结果对于在将来深入认识胶体晶体的黏性、弹性特征，解释剪切、黏性、弹性和结构的耦合影响等方面都有一定的价值。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/49420
专题	微重力重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	郭玮. 胶体晶体黏性的实时检测及其对体系弹性的影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.

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