奇妙的科研世界：4．32复杂流体电流变液研究进展

电流变液是一种智能材料，在施加外加电场的情况下，这种材料的粘滞系数能够得到显著增强，从而由液体转变为准固体，这个转变的过程可以在瞬间（通常为毫秒量级）完成。所以，电流变液在紧急制动、减震器等领域有着重要的潜在应用价值。

其实，电流变液在20世纪40年代末就被发现，之后的几十年研究缓慢，直到90年代热潮再起，至今方兴未艾。2003年，香港科技大学沈平教授课题组报道了一种新型的极化分子型电流变液，此文当时发表于Nature Materials［即Nature Materials 2，727（2003）］。这种材料的静态屈服应力（一个重要的参数，与粘滞系数成正比关系）比通常的电流变液大得多，当时他们把这种电流变液叫做“巨电流变液”。对于这种材料呈现出来的巨电流变液效应有不同的理论解释，起初是饱和极化理论，之后有学者提出极化分子的取向极化理论［Chinese Physics 15，2476 （2006）］等。

为了研究这种材料的一般工作机理，我们曾经尝试在二氧化钛颗粒表面修饰丁内酯[2]，这种丁内酯分子不同于之前使用的尿素分子。我们旨在研究不同的极化分子的影响，以期揭示普适的机理。结果发现，用丁内酯分子修饰同样可以得到比较大的静态屈服应力。

图4．32．1 电场（E）作用下的两个颗粒

最近，我们的理论研究结果显示[3]，这种屈服应力的增强，主要源于颗粒表层的极化分子的取向极化（见图4．32．1），并且揭示极化之后的极化分子，在两个颗粒间首尾相接，直接导致颗粒间显著增强的吸引力，从而导致体系具有较大的静态屈服应力。理论计算结果与不同课题组报道的实验结果吻合得非常好。(www.xing528.com)

此项研究有助于澄清极化分子型电流变液的工作机理，同时，对设计新型电流变液材料也具有一定的理论指导意义。

[1]此文最初于2009年9月12日发表于新浪博客：http：／／blog．sina．com．cn／s／blog＿53af0c0f0100eqs5．html。

[2]L．Xu，W．J．Tian，X．F．Wu，J．G．Cao，L．W．Zhou，J．P．Huang and G．Q．Gu． Journal of Materials Research，2008（23）：409；或直接点击http：／／www．physics．fudan． edu．cn／tps／people／jphuang／Mypapers／JPCB－10．pdf下载。

[3]P．Tan，W．J．Tian，X．F．Wu，J．Y．Huang，L．W．Zhou and J．P．Huang．The Journal of Physical Chemistry B，2009（113）：9092；或直接点击http：／／www．physics． fudan．edu．cn／tps／people／jphuang／Mypapers／JMR－1．pdf下载。