臺灣國際科展

高電場下含界面活性劑二氧化矽-矽油液體之機械力學特性 與結構探討

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2020年
科別
物理與天文學
得獎情形
一等獎
學校名稱
臺北市立第一女子高級中學
指導老師
簡麗賢;江宏仁
作者
張譯心
關鍵字
電流變液、矽油分子長度、界面活性劑
備註
出國正選代表

摘要或動機

本研究以添加界面活性劑、二氧化矽及矽油的電流變液作為研究對象,探討矽油的黏度以及添加界面活性劑對電流變液的影響。並希望引入此現象於以高電壓驅動動態摺紙的DLZ(dielectrorphoetic liquid zipping)結構中,增進其性能。 研究發現不同黏度的矽油會對電流變效果造成影響。以低黏度(10cst)的矽油製成的電流變液,黏度變化於6kV時可達原本黏度的2.4倍,而以高黏度(350cst)的矽油製成的電流變液,黏度變化則可達原本黏度的9.7倍。在實驗時也發現,穿透裝有電流變液比色管的光線在施加電壓後減少,黏度越大,減少的幅度越大,並與界面活性劑的存在有關。因此推論: 黏度大的矽油因分子長度較長,藉由界面活性劑作用,更容易和二氧化矽粒子形成整齊結構,因為單一矽油分子可連接更多二氧化矽顆粒。這讓電流變液的黏度改變;同時整齊的結構會使電流變液的散射能力減弱,使接收到的散射光減少。 未來將以顯微鏡直接觀察電流變液的內部結構,並以水及酒精取代界面活性劑,以了解在矽油分子長度改變以及有無添加界面活性劑下電流變液黏度變化的機制,並應用在DLZ結構中,完善原本在單純液體中只有考慮介電常數的理論,增加黏度與液體內部結構的討論。


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