Обратный реологический эффект

22 мая, 2020 | 23:40
Электрореологические (ЭР) жидкости — это коллоидные суспензии, состоящие из поляризующейся, жидкой или твёрдой дисперсной фазы и диэлектрической дисперсионной среды. Реологические свойства, такие как вязкость и модуль сдвига в электрореологических материалах быстро и обратимо изменяются с приложением электрического поля. Благодаря тому, что физико-механические свойства можно контролировать, изменяя напряженность электрического поля, электрореологические суспензии являются перспективными в использовании для широкого ряда устройств, таких как трансмиссии, микрожидкостные насосы, демпфирующие устройства.

В данный момент в мире рассматривается два типа электрореологических материалов: ЭР жидкости прямого действия, ЭР жидкости обратного действия.

Обратный эффект возникает в результате двух факторов: электровращения частиц (вращение Квинке) (, [ii], [iii]) и фазовое разделение([iv]).

Фазовое разделение (электромиграция) — это перемещение электрореологических частиц к одному или к обоим электродам сразу благодаря электрофорезу в поле высокого напряжения. Электромиграция объясняется следующими явлениями: селективной адсорбцией ионов их жидкой фазы на твердых частицах, диссоциацией ионов с поверхности твердых частиц в жидкую среду, ориентацией дипольных молекул на поверхности частиц с последующим и перемещением электронов от частиц к жидкой среде.

Рисунок 1 Перемещение электрореологических частиц к одному и к обоим электродам сразу.

На данный момент обратный эффект обусловленный фазовым разделением широко описан в литературе ([v], [vi],[vii]).

Исследование электрореологических эффектов возникающих в суспензиях полиимидов различного состава, диспергированных в силиконовой жидкости, показали, что различные образцы могут проявлять обратный эффект как в связи с вращением Квинке, так и в связи с разделением фазы.


Quincke, G., Ueberrotationenimconstantenelectrischenfelde,Ann. Phys. 295, 417–486 (1896).

[ii] Huang, H.-F., M. Zahn, and E. Lemaire, Continuum modeling of micro-particle electrorotation in Couette andPoiseuille flows—The zero spin viscosity limit, J. Electrost. 68, 345–359 (2010).

[iii]  Lemaire, E., L. Lobry, N. Pannacci, and F. Peters, “Viscosity of an electro-rheological suspension with internalrotations,” J. Rheol. 52, 769–783 (2008).

[iv] Van der Biest, O. O., and L. J. Vandeperre, “Electrophoretic deposition of materials,” Annu. Rev. Mater. Sci.29, 327–352 (1999).

[v] Feng, P., Q. Wan, X. Q. Fu, and T. H. Wang, “Anomalous electrorheological behavior of ZnO nanowires,”Appl. Phys. Lett. 87, 033114 (2005).

[vi] Unal, H. I., B. Cetin, and O. Erol, “Electrorheological response of polyindene/colemanite conductingcomposite,” J. Phys.: Conf. Ser. 412, 012005 (2013).

[vii]Cetin, B., H. I. Unal, and O. Erol, “The negative and positive electrorheological behavior and vibration dampingcharacteristics of colemanite and polyindene/colemanite conducting composite,” Smart Mater. Struct. 21,125011 (2012).