磁流体技术及应用的发展现状与未来_翁兴园VIP专享VIP免费

磁流体技术及应用的发展现状与未来翁兴园(中国西南应用磁学研究所绵阳621000)摘要介绍了国内外磁流体技术及应用开发现状,展望了未来发展。关键词磁流体制备技术应用开发现状PresentEvolutionStatusandFutureoftheTechniquesandApplicationsofMagneticFluidWengXingyuanSouthwestInstituteofAppliedMagnetics,Mianyang621000ABSTRACTThetechniquesandapplicationsofmagneticfluidatthepre-sentdaywereintroduced,andoutlookoffutureevolutionorientationofmagneticfluidisgiven.KEYWORDSmagneticfluid,preparingtechniques,applicationanddevel-opment,presentstatus1引言磁流体即磁性液体(MagneticLiquid),也称磁性流体(MagneticFluid)或磁性胶体(MagneticColloid),简称磁液。磁流体是铁磁性或超顺磁性微细颗粒,借助于表面活性剂稳定地分散于载液的胶体溶液或悬浊液,是一种新型的重要的液体功能材料,具有很特殊的理化性质。自从四十年代被人们发现以来,经过数十年的研究开发,获得了广泛应用,其应用范围已扩展到航空航天、电子、化工、机械、能源、冶金、仪表、环保、医疗等各个领域。目前,美国、日本、英国等国均已进入工业化生产阶段,我国一些单位在其应用研究方面也取得了可喜成绩,如中国西南应用磁学研究所、南京大学、北京理工大学、北京航空航天大学、北方交通大学、四川师范大学、沈阳铸造研究所、南方冶金学院等。随着研究开发的深入,其应用领域也不断拓展。本文系统介绍了当今磁流体技术及应用开发现状,展望了磁流体的未来发展。2磁流体的特性和种类2.1磁流体的特性磁流体不仅具有固体的磁性,而且兼有液体的流动性。由于通过分散剂而均匀分散在载液中的超微磁粒小到亚畴状态,其磁化矢量自发磁化至饱和,但因粒子微小及涂敷界面活性剂后克服了范德瓦尔斯力,从而使其悬浮在载液中呈布朗运动,故粒子磁矩呈·35·第29卷第6期磁性材料及器件收稿日期:1998年9月28日任意取向,与顺磁体的状态相同,即超顺磁性,其磁化强度随磁场强度的增大而上升,甚至在高磁场情况下也很难趋于饱和,并无磁滞现象,矫顽力和剩磁均为零。流动的磁液在磁场作用下具有一些独特的性能,这种性能也是作为工业原料使用的一种基本属性。磁流体的性能是由超微磁性粒子的种类和数量决定的,与固体磁体不同,不是百分之百的磁性体,通常磁化强度较小。磁流体的性能还取决于作为载液的溶媒种类和特性,如沸点、着火点、凝固点和蒸汽压等物理性能,直接取决于载液特性;而比重、粘度和使用温度等也间接决定于载液特性。磁性微粒既可以是磁铁矿,又可是各类铁氧体或其它磁性体,由此又决定了磁流体的颜色和居里温度点等参数。超声波在磁流体中传播时,其速度和衰减均与外磁场有关,并呈现出各向异性;当光通过稀释的磁流体或其薄层时,会产生双折射或双向色性现象,磁流体流向与外磁场方向平行时的粘度要比垂直方向的粘度大;在交变磁场中,其磁导率不但具有频散现象,而且还有磁粘滞性现象。磁流体的性能参数主要是磁化强度、粘度和使用温度范围等,在一些场合还有蒸汽压及其它理化参数。2.2磁流体的主要类型磁流体的种能较多,可按超微磁性粒子种类、载液类型等方法划分,通常按磁流体中超微磁性粒子类型进行科学分类。2.2.1按超微磁粒类型分类磁流体(1)铁酸盐系这类磁流体的超微粒子是铁酸盐系列,如Fe3O4、γ-Fe2O3、MeFe2O4(Me=Co、Ni)等。(2)金属系这类磁流体超微粒子选用Ni、Co、Fe等金属微粒及其合金(如Fe-Co、Ni-Fe)。(3)氮化铁系这类磁流体超微粒子选用氮化铁,因其磁性较强,故可获较高饱和磁化强度。2.2.2按载液种类分类磁流体根据载液种类可分为:①水;②有机溶剂(庚烷、二甲苯、甲苯、丁酮);③碳氢化合物(合成剂、石油);④合成酯;⑤聚二醇;⑥聚苯醚;⑦氟聚醚;⑧硅碳氢化物;⑨卤化烃;10苯乙烯等类磁流体。3磁流体的制备方法制备磁流体的方法有很多,如机械研磨、热分解、解胶法、水溶液吸附——有机相分散法[1]、更选母液球磨法、电解法、真空蒸镀法、等离子体法、气相液相反应法等。3.1机械研磨法这种方法由Papell首先提出,是最初制备磁流体的方法之一,其原理是将粉碎得到的磁性粒子(Fe3O4)和表面活性剂添加到载液中,在球磨机中...