簡介磁性液體的應(yīng)用VIP

1、磁性材料簡介磁性材料的應(yīng)用應(yīng)用物理林亞南 1035006簡介磁性液體的應(yīng)用院系：應(yīng)用物理系姓名：林亞南學號： 1035006一、定義：磁性液體又稱磁液、磁流體、磁性流體或鐵磁流體，是由強磁性粒子、基液以及界面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定的膠狀溶液。該流體在靜態(tài)時無磁性吸引力，當外加磁場作用時才表現(xiàn)出磁性，它既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性，正因如此，它才在實際中有著廣泛的應(yīng)用，在理論上具有很高的學術(shù)價值。在電子儀表、機械、化工、環(huán)境、醫(yī)療等方面都具有獨特而廣泛的應(yīng)用，根據(jù)用途不同，可以選用不同的基液的產(chǎn)品。二、性質(zhì)：由于磁性液體同時具有磁性和流動性，因此具有許多獨特的磁學、流體力學、

2、光學和聲學特性。磁性液體表現(xiàn)為超順磁性，本征矯頑力為零，沒有剩磁；在外磁場下，磁性液體被磁化，滿足修正的伯努利方程。與常規(guī)伯努利方程相比，添加了一項磁性能，使磁性液體具有其它流體所沒有的、與磁性相關(guān)聯(lián)的新性質(zhì)：例如磁性液體的表觀密度隨外磁場強度的增加而增大；當光通過稀釋的磁性液體時， 會產(chǎn)生光的雙折射效應(yīng)與雙向色性現(xiàn)象。 當磁性液體被磁化時， 使相對于磁場方向具有光的各向異性， 偏振光的電矢量平行于外磁場方向比垂直于外磁場方向吸收更多，具有更高的折射率；超聲波在磁性液體中傳播時，其速度及衰減與外磁場有關(guān)，呈各向異性；磁性液體在交變場中具有磁導率頻散、磁粘滯性等現(xiàn)象。三、應(yīng)用：磁性液體的特殊性質(zhì)

3、開拓了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，一些過去難以解決的工程技術(shù)問題，由于磁性液體的出現(xiàn)而迎刃而解。下面簡單地介紹幾種磁性液體應(yīng)用的原理。1. 旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)密封 磁性液體旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)密封技術(shù)是磁性液體較成熟也是最重要的應(yīng)用之一，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于 X-射線轉(zhuǎn)靶衍射儀、單晶爐、大功率激光器、計算機等精密儀器的轉(zhuǎn)軸密封。其結(jié)構(gòu)原理見圖 1. 磁性液體在非均勻磁場中將聚集于磁場梯度最大處，因此利用外磁場可將磁性液體約束在密封部位形成磁性液體“ O”型環(huán)，具有無泄露、無磨損、自潤滑、壽命長等特點。目前在國外的精密儀器中，磁性液體密封部件作為一個整體出售，售價一般在兩、三千美圓，不單獨出售磁性液體。南京大學在磁性液體旋轉(zhuǎn)軸動

4、態(tài)密封方面做了大量工作，積累了豐富的經(jīng)驗，擁有一項國家實用新型專利。在南京大學、南京師范大學、南京55 研究所等單位的儀器上使用我們的磁性液體密封技術(shù)，效果良好，真空度可達 10-6 t . 磁性液體密封技術(shù)目前重要用于真空、灰塵、氣體的動態(tài)密封，封水等液體由于難度較大，實際應(yīng)用的不多。若能在封水、封油等方面取得突破，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)O為廣闊，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。我們認為可從以下方面開展工作：改進密封件結(jié)構(gòu)，改善磁路設(shè)計，研制新型磁性液體。2.揚聲器將磁性液體注入揚聲器的音圈氣隙對音圈的運動起一定的阻尼作用，并能使音圈自動定位，同時音圈所產(chǎn)生的熱量可以通過磁性液體耗散，因此加入磁性液

5、體可以提高揚聲器的承受功率，在同樣結(jié)構(gòu)條件下可使輸入功率提高2 倍，同時改善頻率響應(yīng)，提高保真度。磁性液體用于金屬膜揚聲器性能更佳。目前國內(nèi)許多廠家生產(chǎn)磁性液體揚聲器，生產(chǎn)線和磁性液體均從國外進口。若能將磁性液體國產(chǎn)化，必將帶來非?？捎^的收益。3. 阻尼器件 利用磁性液體作為旋轉(zhuǎn)與線性阻尼器，以阻尼不需要的系統(tǒng)振蕩模式。與一般阻尼介質(zhì)相比優(yōu)點在于可擠占籍助外磁場定位。例如在步進馬達中使用磁性液體阻尼來消除系統(tǒng)的振蕩與共振，使馬達精確定位。另外在防振臺中使用磁性液體阻尼（圖2），可消除外界振動噪音的干擾，以確保精密儀器（天平，光學設(shè)備等）正常工作。4. 選礦分離 利用磁性液體的表觀比重隨外磁場的

6、變化而改變的特點，可用來篩選比重不同的非磁性礦物。比重差別在10%左右的礦物可用此技術(shù)較好地分離，一般采用水基磁性液體，可重復使用。5. 開關(guān) 下圖左為磁性液體無摩擦開關(guān)示意圖。 水銀和磁性液體裝在一個不導電的容器中，利用外磁場改變水銀在容器中的位置，來達到接通和斷開電流的目的。下圖右為不需動力的新型磁性液體離心開關(guān)示意圖。磁性液體密封在轉(zhuǎn)軸上的非磁性容器中。當轉(zhuǎn)軸靜止時，磁性液體位于容器下部，傳感器檢測不到它；當軸轉(zhuǎn)動時，離心力使磁性液體分布于容器內(nèi)壁，傳感器檢測到磁性液體并引發(fā)開關(guān)動作。6. 精密研磨和拋光 磁性液體研磨是利用磁性液體的浮力將微米級的磨料懸浮于液體表面，與待拋光的工件緊密接

7、觸。不論工件的表面形狀多么特殊，均可用此技術(shù)精密拋光。另外還可用來研磨高級Si3N4 陶瓷球（圖6），效率比傳統(tǒng)方法高 40 倍。7. 傳感器 目前有兩種商用磁性液體傳感器： 一種是在石油勘探工業(yè)中用來測量鉆頭的加速和傾斜 如圖左，另一種是在建筑工業(yè)中用來檢測地下管道的傾斜如圖右。8. 其它應(yīng)用 除此以外，磁性液體還在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。如：磁性液體印刷、磁性液體薄膜軸承、聲納系統(tǒng)、磁性藥物、細胞磁性分離、磁性液體人工發(fā)熱器、磁性液體渦輪發(fā)電、光學開關(guān)，磁性液體剎車，等等。在匯報 PPT過程中，因時間限制所以只簡單介紹了磁性液體兩方面的應(yīng)用。四、總結(jié)：對于課上對 PPT的講解表現(xiàn)欠佳感

8、到十分抱歉， 可能因為平時缺乏這種鍛煉少了些在眾人面前講說的信心與勇氣， 而且從別人的表現(xiàn)也對比出了自己的匯報實在是缺乏豐富的內(nèi)容與精彩之處。 我很感謝能有這次接受教誨的機會， 無法回答出老師的提問讓我深刻意識到了自己準備的匱乏和自己身上的不足之處，我會在以后的學習生活中加以改進的。對于課上沒有回答出的問題在課下進行了查詢和總結(jié)：超順磁性 ：如果磁性材料是一單疇顆粒的集合體，對于每一個顆粒而言，由于磁性原子或離子之間的交換作用很強，磁矩之間將平行取向，而且磁矩取向在由磁晶各向異性所決定的易磁化方向上，但是顆粒與顆粒之間由于易磁化方向不同，磁矩的取向也就不同?，F(xiàn)在，如果進一步減小顆粒的尺寸即體積

9、，因為總的磁晶各向異性能正比于K1V，熱擾動能正比于kT（K1 是磁晶各向異性常數(shù)， V 是顆粒體積， k 是玻爾茲曼常數(shù)，T 是樣品的絕對溫度） ，顆粒體積減小到某一數(shù)值時，熱擾動能將與總的磁晶各向異性能相當，這樣， 顆粒內(nèi)的磁矩方向就可能隨著時間的推移， 整體保持平行地在一個易磁化方向和另一個易磁化方向之間反復變化。從單疇顆粒集合體看，不同顆粒的磁矩取向每時每刻都在變換方向，這種磁性的特點和正常順磁性的情況很相似，但是也不盡相同。 因為在正常順磁體中， 每個原子或離子的磁矩只有幾個玻爾磁子，但是對于直徑5nm 的特定球形顆粒集合體而言，每個顆?？赡馨?000 個以上的原子，顆粒的總磁矩有可能大于10000個玻爾磁子。所以把單疇顆粒集合體的這種磁性稱為超順磁性。本征矯頑力 ：鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)的飽和磁滯回線與橫坐標交點的磁場值。反映物質(zhì)退磁的難易程度和剩磁狀態(tài)的穩(wěn)定性。磁滯 ： 鐵磁體在反復磁化的過程中，它的磁感應(yīng)強度的變化總是滯后于它的磁場強度，這種現(xiàn)象叫磁滯。 磁滯