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做为一种探测非均匀体系内部信息的有效手段，介电弛豫谱(Dielectricrelaxationspectroscopy，简称DRS)近年来出现上升性的发展势头，因而受到来自各个领域的关注，特别是在粒子分散系已经有了广泛的应用。本论文采用该谱学方法对纳米粒子分散系和微乳液这两种具有明显相界面的非均匀体系进行了系统的研究。通过建立适合研究体系的介电模型和解析方法，对介电谱进行解析，获得了丰富的分散相和分散介质各自的内部性质和结构信息，为其它相关领域的研究奠定了基础。此外，还通过改变外界环境和体系本身的性质，深入探讨了具有不同特性的分散系的介电行为以及引起这些介电行为的机制。
本论文包括三个主要部分，现就其内容一一介绍如下：1.绪论首先简要介绍了介电弛豫谱方法，包括介电弛豫谱所研究的宽广的频率范围，介电弛豫理论和模型以及介电解析的基本步骤。从弛豫机制的角度出发，分别叙述了界面极化理论和双电层极化理论。界面极化理论以相界面上电荷的聚集为本质，适合稀薄的球形粒子分散系，其扩展理论考虑了双电层的存在对体系介电性质的影响。双电层极化理论主要考虑双电层中对离子在外加电磁场中的运动(电迁移和扩散)，按照对离子相对于粒子表面的运动方向可分为表面扩散模型和体积扩散模型。此外，还介绍了经典的标准电动力学模型，主要是将适用范围扩展到较高频率的Hill模型。其次，分别概述了纳米粒子分散系和介电弛豫谱研究的发展和现状，在此基础上，总结了当前此研究领域中的不足之处，由此引出本论文的目的和主要内容。
2.纳米粒子分散系的介电弛豫谱及其解析深入研究了粒子浓度变化时具有较厚双电层的二氧化硅纳米粒子分散系的介电弛豫谱。在10～105kHz的频率范围内观察到了明显的弛豫现象。这些弛豫被认为产生于界面极化和双电层极化共同作用的结果。在建立厚双电层粒子分散系的介电模型的基础上，提出了将Hanai方法和OKonski理论相结合的两步解析方法，并将之用于两种不同粒径的二氧化硅纳米粒子分散系的介电解析，从表示介电谱特征的介电参数获得了反映分散粒子和分散介质内部性质的相参数并对其进行了详细的讨论。此外，Hill的标准电动力学模型被用来验证两步模型的有效性。获得的合理解析结果和Hill模型的进一步验证都说明两步模型方法适合于此处研究的具有较厚双电层的纳米粒子分散系。
随着粒子浓度的降低，具有厚双电层导电二氧化硅纳米粒子分散系表现出有趣的介电行为，即原本分别出现的高低弛豫逐渐合并成为一个分布较宽的弛豫。为了探知这些弛豫Ⅰ的内在本质，首先从弛豫时间和介电增量讨论了弛豫的机制。然后，使用本研究自己建立的两步模型和解析方法从介电谱的特征参数—介电参数—计算了反映粒子和介质内部性质的相参数。解析结果说明高低频弛豫的合并和弛豫机制的变化都与分散粒子和粒子周围的双电层的结构和性质密不可分，特别是双电层较厚这一特性。Hill模型被用于解释高低频弛豫合并，初步判断双电层的重叠造成了两弛豫的合并。
3.微乳液的介电弛豫谱及其解析重点进行了非离子型微乳液和离子型微乳液的介电弛豫谱研究。对于非离子型微乳液，在相关相图的基础上，测量了水含量和醇含量分别变化时聚烷基葡糖苷(APG)/正丁醇/环己烷/水微乳液的介电谱。这两种组成的变化都会引起微乳液结构的变化，随着水含量的增高从W/O→双连续→O/W型，而当醇含量增大时，从O/W→双连续→W/O。
这些样品的介电弛豫谱表现出显著的弛豫现象，其中O/W型样品由于连续相的电导率较大致使其弛豫不太明显。Hanai理论和相关解析方法被用于微乳液各成分相性质，即相参数的获得，包括分散液滴和连续介质的介电常数和电导率以及分散液滴的体积分数。在这些参数的基础上，更进一步研究了微乳液结构研究中的一个重要闯题—醇在各相中的分布，发现醇分子不仅分布在APG界面层中还分别在连续介质和分散液滴之中。此外，还采用动态渗滤模型讨论了样品中出现的渗滤现象，并且获得了动力学信息，例如渗滤发生时的临界水含量和液滴簇的重组时间。这些参数都与界面层的性质紧密相连。不同的微乳液组分对其介电行为有很大的影响。通过改变形成微乳液的不同的油、醇和APG，研究了成分相的性质，特别是极性，对体系介电行为的影响。
选取了CTAB/正己醇/环己烷/水微乳液离子型微乳液作为介电弛豫谱研究的对象，根据CTAB与正己醇之比分为三个系列，在此基础上测量了各系列中不同含水量的样品的介电谱。随着含水量的增加，弛豫强度增大，弛豫出现的位置向低频处移动，并且整个体系的电导率随着含水量的增加而增加。介电增量在水含量较低时呈现跳跃性变化但在整个水含量范围内呈下降趋势，弛豫时间随水含量的增大而下降，这些都与体系中电荷的传输密不可分。