论文部分内容阅读
本论文首次对外电场中颗粒间作用力进行了系统精确的实验测量研究。
研究了颗粒间场诱力f与外加电场场强E0和电场频率的关系。试验结果表明，颗粒间作用力f均随外场场强增大而增强，且与外电场场强平方成正比。颗粒材质、颗粒间距、颗粒尺寸、媒质以及斜电场角度的改变对关系式f～E02没有影响。高介电颗粒球间场诱力f随外场频率均单调增强。这一异常的频谱特性表明现有模型局域场修正的不足，同时说明描述颗粒相互作用力与外加电场频率的关系除考虑颗粒体极化特性外，还需考虑颗粒的界面和表面极化特性。着重研究了高介电材料颗粒介电性能对颗粒间场诱吸引力的影响。并利用测量铁电钛酸钡球居里温度时介电性质随温度改变引起的球间作用力的变化，进一步证明更高介电常数的颗粒具有更强的颗粒间场诱作用。指出单纯引入介电失配因子来诠释颗粒介电性能与颗粒间作用的关系的不合理性。
本论文还考虑了颗粒间距和颗粒尺寸对颗粒球间作用力的影响。当两个颗粒球相距较远时，场诱力和球间距δ的关系与现有理论模型吻合。随着间距δ缩小，现有理论计算值与测量结果出现较大偏离。同时也发现，球间作用力f均随着颗粒半径的增大而增强，约正比于颗粒半径R的立方，这与有限元分析结果相符。
高介电颗粒球在不同媒质中颗粒场诱相互作用力的变化表明：对于非极性媒质系统，媒质介电性能的提高、媒质电导率的介入及一定范围内外场频率变化对β2几乎不产生影响，颗粒间场诱作用力f只与媒质εm相关。随着媒质极性的提高，颗粒相与媒质相电导率的比值、颗粒间距以及媒质介电常数协同作用形成颗粒间场诱力与频率复杂的关系。
本论文还探讨了多孔介质中水的作用。试验发现随着多孔介质中含水量的提高，材料介电常数和球间场诱相互作用力大幅提高，从而排除了“水桥”理论模型的存在。介质颗粒中适量水的存在对球间场诱力的强烈影响，可能是局域场效应和界面极化而引起，这种效应的机理仍需深入研究。