PDF《磁流体及其应用》

2015.

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133 ・磁性元件与电源 2!?? 磁流体,又称磁性液体、铁磁流体或磁液,是一种新 型特殊的功能材料,在静态时无磁性吸引力,当外加磁场 作用时,表现出磁性. 磁流体由纳米磁性颗粒、基液和表面活性剂组成.它 是把纳米数量级(10 纳米以下) (用过滤方法把粗颗粒去 掉)的磁性固体颗粒包裹一层长链的表面活性剂,均匀地 分散在基液(也叫媒体)中形成的一种均匀稳定的胶体溶 液.一般常用 Fe3O

4、Fe2O

3、Ni、Co 等作为磁性颗粒,以水、有机溶剂 (NaOH)、油等作为基液,以油酸(油酸钠溶 液)等作为活性剂防止团聚,即可生成黑色的、分散质粒 子的直径在 5.5~36nm 的磁流体.由于磁性颗粒很小,表 面又有活性剂,故磁流体中每一颗粒都是分离的,而且能 抵抗颗粒间的相互吸引力不使它们凝聚.它们在热布朗运 动下,能稳定地悬浮在载体中,在正常情况下,它是稳定 的,这表示,它在极强的磁场下,它内部的颗粒也不凝聚, 也不会沉淀. 由于磁流体具有液体的流动性和固体磁性材料的磁 性,使得磁流体呈现出许多特殊的磁、光、电现象,如法 拉第效应、 双折射效应和线二向色性等. 这些性质在光调制、 光开关、光隔离器和传感器等领域有着重要的应用前景. 3!????!

1832 年法拉第首次提出有关磁流体力学问题.他根据 海水切割地球磁场产生电动势的想法,测量泰晤士河两岸 间的电位差,希望测出流速,但因河水电阻大、地球磁场 弱和测量技术差,未达到目的.1937 年哈特曼根据法拉第 的想法,对水银在磁场中的流动进行了定量实验,并成功 地提出粘性不可压缩磁流体力学流动(即哈特曼流动)的 理论计算方法.1940~1948 年阿尔文提出带电单粒子在磁 场中运动轨道的 引导中心 理论、磁冻结定理、磁流体 动力学波(即阿尔文波)和太阳黑子理论,

1949 年他在《宇 宙动力学》一书中集中讨论了他的主要工作,推动了磁流 体力学的发展.1950 年伦德奎斯特首次探讨了利用磁场来 保存等离子体的所谓磁约束问题,即磁流体静力学问题. 受控热核反应中的磁约束,就是利用这个原理来约束温度 高达一亿度量级的等离子体.1951 年,伦德奎斯特给出一 个稳定性判据,这个课题的研究至今仍很活跃. 美国是世界上研究磁流体发电最早的国家,1959 年, 美国就研制成功了 11.5 千瓦磁流体发电的试验装置.60 年 代中期以后,美国将它应用在军事上,建成了作为激光武 器脉冲电源和风洞试验电源用的磁流体发电装置. 日本和前苏联都把磁流体发电列入国家重点能源攻关 项目,并取得了引人注目的成果.前苏联已将磁流体发电 用在地震预报和地质勘探等方面.前苏联在

1971 年建造了 一座磁流体――蒸汽联合循环试验电站,装机容量为 7.5 万千瓦,其中磁流体电机容量为 2.5 万千瓦.1986 年,前 苏联开始兴建世界上第一座

50 万千瓦的磁流体和蒸汽联合 磁流体及其应用 MagnetoFluid and Its Applications 张继松,何虹,杨仁富 西南应用磁学研究所 四川绵阳

621000 摘要:对新型特殊的功能材料―磁流体的发展历程、分类、理化特性、制备方法作了简单描述,对其应用领域进行了 较详细地介绍. 关键词:磁流体,分类,理化特性,应用领域 中图分类号:TM27 文献标识码:A 文章编号:1606-7517(2015)03-6-133