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“软物质”粘弹特性是软物质研究的一个重要方面,本论文在切变波共振吸收谱仪的基础上,研制成功专门应用于研究软物质粘弹性的新型扭摆流变仪,并且建立了软物质粘弹性测量的理论框架。扭摆流变仪对相角差的测量精度优于1×10-5rad,粘度精度可达到2×10-7Pa s,这在相关文献未见报道。
本文内容共分为四章,第一章绪论部分首先对软物质及其粘弹性重要性进行概述,介绍了软物质粘弹性的重要性和应用,然后介绍了液晶及液晶电场响应行为的有关背景知识。第二章从组成、原理以及理论上介绍了实验仪器——扭摆流变仪,扭摆流变仪是以本课题组自行研制的切变波共振吸收谱仪为原型,对主机的机械结构与电控系统做了改进,使其更适合软物质的测量,并推导了连续介质情况下的测量理论及相关分析,将测得的物理量转化为纯粹的样品特性;第三章介绍了仪器的改进以及精度分析,修正了扭丝共振频率变化引起的实验误差并且改进了水浴槽的控温精度,通过数值模拟计算获得仪器最高精度时,实验仪器所需设定的参数,并将计算结果同商用流变仪作比较。第四章介绍了利用扭摆流变仪研究5CB在电场中的响应行为,最后对接下来的工作进行了展望。
液晶5CB是一种重要的向列相液晶,其对电场行为的响应有重要的应用,本文利用高精度扭摆流变仪,研究5CB液晶对外电场的响应,包括液晶粘度对电场的响应、响应时间等。发现5CB粘度在施加电场和撤销电场后,粘度并非朝单方向变化,而是存在一个振荡衰减的过程。这个过程随测量温度、外加电场的大小不同而出现了一系列现象,我们对该现象进行系统的观察,并对其内部机理提出推测。