微波頻率下離子液體介電特性
作為新型介質(zhì)離子液體有著廣泛的應(yīng)用前景,使得離子液體及其合成方法成為了研究的熱點(diǎn)。在眾多的合成方法中,微波作為新型高效的加熱能源用于合成離子液體具有環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)含有[BuMelm]、[Tf2N]、[Al(hfip)4 ]等離子的離子液體基于Cole-Cole分析其介電弛豫概率密度、介電弛豫次數(shù)、離子間的相互作用幾率等參數(shù)來(lái)描述陰陽(yáng)離子對(duì)離子液體的介電性的貢獻(xiàn);贑ole-Cole模型的離子液體介電特性研究為微波能應(yīng)用于離子液體大規(guī)模合成提供了理論基礎(chǔ)。
作為一種優(yōu)良的綠色溶劑,離子液體具有穩(wěn)定性好、不易燃燒、不易揮發(fā)、化學(xué)窗口寬等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)、離子分離、廢氣處理等領(lǐng)域,因此關(guān)于離子液體的物化特性研究得到了廣泛的關(guān)注。作為具有潛力的綠色溶劑,離子液體可以保持化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性、加快反應(yīng)速率;作為分離提純?nèi)軇x子液體可以溶解某些化合物、無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)金屬。離子液體的這些優(yōu)良特性使得其成為了研究熱點(diǎn),但離子液體的合成方法繁瑣,成本高。在離子液體的合成方法中,微波合成離子液體具有反應(yīng)時(shí)間短、高效、方法環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),而物質(zhì)的介電特性反映了物質(zhì)對(duì)微波的吸收和反射情況,離子液體是極性很強(qiáng)的物質(zhì),微波合成離子液體是一種很好的反應(yīng)手段。適合于所以研究不同離子對(duì)離子液體的介電特性貢獻(xiàn)對(duì)微波能應(yīng)用于合成不同種類(lèi)離子液體、及通過(guò)該模型監(jiān)測(cè)微波合成離子液體的過(guò)程具有重要意義。本文將選取的離子液體按包含相同離子進(jìn)行分類(lèi),研究包含同一種離子的不同離子液體的介電特性。將陰陽(yáng)離子作為電偶極子來(lái)考慮,根據(jù)離子液體的弛豫時(shí)間τ和參數(shù)α 計(jì)算出離子液體中陰陽(yáng)離子的平均弛豫行為發(fā)生次數(shù)和截?cái)喑谠r(shí)間,來(lái)判斷微波作用下不同陰陽(yáng)離子對(duì)離子液體的介電特性貢獻(xiàn)。
1、介電常數(shù)
1.1、介電常數(shù)計(jì)算公式
物質(zhì)的復(fù)介電系數(shù)可以表示為:
式中,β反映了高頻下物質(zhì)的介電對(duì)稱(chēng)特性,此處取1;ε′ 為復(fù)介電系數(shù)的實(shí)部,其大小反映了介質(zhì)束縛電荷的能力;ε″ 為復(fù)介電系數(shù)的虛部,反映了介質(zhì)的損耗情況;ε0為靜電場(chǎng)介電常數(shù);ε! 為高頻介電常數(shù);σ是溶液的電導(dǎo)率;τ是弛豫時(shí)間;εv =8.85×1012 F/m,是真空介電常數(shù);α 是Cole-Cole方程的參數(shù),α取值為(0,1]。表1為含相同離子的離子液體介Cole-Cole參數(shù)。
表1 含相同離子的離子液體介Cole-Cole參數(shù)
總結(jié)
本文開(kāi)發(fā)了一套精度較高的磁場(chǎng)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng),詳細(xì)測(cè)試了微波爐用磁控管離軸磁場(chǎng)的分布。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),分析了磁控管中磁場(chǎng)分布的規(guī)律及特點(diǎn);提出了V型槽與磁場(chǎng)凹陷程度具有一定關(guān)聯(lián)的假設(shè);驗(yàn)證了仿真計(jì)算結(jié)果的正確性。在此基礎(chǔ)上改變了磁控管磁極的形態(tài)參數(shù)并進(jìn)行仿真計(jì)算,分析了傾角和磁極間距對(duì)磁控管互作用區(qū)域磁場(chǎng)分布的影響,得出了互作用空間磁場(chǎng)大小、凹陷程度以及恒定區(qū)域?qū)挾冗@三者之間的關(guān)系,這對(duì)研究磁控管高效率和低噪聲等問(wèn)題有一定的參考意義。