PDF《磁流体及其应用》

134 2015.03 ・ 磁性元件与电源 电站,这座电站使用的燃料是天然气,它既可供电,又能 供热,与一般的火力发电站相比,它可节省燃料 20%. 4!?????? 磁流体的分类有很多种,一般按照载液、磁性颗粒的 性质分类. 4/2!???????????????? 3.1.1 铁酸盐系列 铁酸盐系磁流体的磁性粒子一般是铁酸盐,如Fe3O

4、 Fe2O

3、BaFe12O

19、CoFe2O4 和NiFe2O4 等. 3.1.2 氮化铁系列 Fe3N、Fe4N 等,氮化铁作为磁性颗粒的氮化铁系磁流 体其饱和磁化强度比铁氧体型约高

3 倍以上,而且化学稳 定性也比金属及铁氧体强 3.1.3 金属及其合金系列 Fe、Co、Ni、稀土金属及金属合金等,近些年有关金 属合金、稀土及其合金纳米磁流体的研究比较多.稀土金 属系列磁流体在磁制冷方面的应用具备比较大的潜力,成 为国内外研究的热门. 4/3!???????????? 常见的有水基、烃基、有机化合物基、煤油基、硅碳 氢化物基、合成酯基和水银基磁性液体等. 5!???????? 5/2!???????? 磁性液体的特性由纳米磁性颗粒、表面活性剂及载液 共同作用表现出来的.磁流体不仅具备液体的流动性,而 且还具有固体的磁性.作为一种特殊的胶体体系,稳定性 是磁性液体最重要的特性.磁性液体同时具有软磁性和流 动性,具有特殊的物理特性、化学特性及流体特性.这些 不同于普通液体的特殊性质,为开发新型磁性元件、扩展 其在工业方面的应用奠定了基础 5/3!???????? 当无磁场时,系统磁矩的和会变为零,显超顺磁性. 温度也对磁流体的饱和磁化强度有很大的影响,表现为随 温度升高而饱和磁化强度降低,温度降至居里点时磁性消 失.磁性颗粒大小也影响磁流体的磁性,一般来说尺寸越 大磁性越弱.磁流体的密度也同样影响磁化特性,测试实 验室制备的磁流体不同密度情况下的磁性,当载液较多即 磁性颗粒密度小时其磁性较小,载液少而磁性颗粒密度很 大时磁性也较小,只有在适当的密度下其磁化特性才最好. 当磁流体表现为磁性时,会出现相应的磁特性、粘滞性、 密封性、 流变性、 磁浮性、 稳定性和双折射性等独特的性能, 磁流体中的磁性颗粒在磁场的作用下可以自发磁化到饱和, 由此使其具备不同一般磁介质的磁性性能.具体表现为 : 静态时,该流体无磁吸引力 ;

当外加磁场作用时,才表现 出有磁性,而且其磁性与其流动性表现出极强的相关性. 5/4!??????! 磁流体的粘性包括两部分 : (1) 普通流体力学下的粘 性,温度和压力影响这种粘性 ;

(2) 外加磁场造成的粘性即 附加粘性.磁流体的粘度与磁流体的基液有关,磁流体粘 度随基液粘度增加而增加.另外磁流体粘度还和其中的磁 性颗粒的化学性质、尺寸、浓度等有关.磁场的有无和强 弱对其粘度影响很大,无外加磁场且磁性胶体浓度较低时, 呈牛顿流体特性 ;

当施加静态强磁场时,粘度一般会增加, 并呈现非牛顿流体的特性. 6!???????? 随着对磁流体的研究深入,磁流体的制备技术也日趋 成熟,包括物理和化学方法. 6/2!?????? ) ??? * 此方法是

1972 年Reimers 等人开发的,是目前普遍使 用的制备磁流体方法.此方法制备的产品一般是铁基磁流 体.将一定比例的亚铁盐和三价铁盐在碱性环境下进行化学 反应,产生 Fe3O4 或γ-Fe2O3,之后加入表面活性剂并搅拌 一段时间,最后加入载液并加以搅拌,使其磁性颗粒吸附其 中,最后加热后将胶体和溶液分开,得到磁流体.在加入载 液前磁性液体一般要进行干燥、洗涤.制备期间各个不同的 环节要调节酸碱度、温度、搅拌时间、试剂的量等.其中载 液选取、表面活性剂的选取、铁盐的选取、反应进行的程度、 温度、酸碱度、包覆次数,以及各步骤的反应的时间对最后 获得的磁性液体有很大的影响. 其优点在于所需设备较简单, 制备时间短可得到较小颗粒的磁流体,且成本不高等.但是 在制备时存在氧化,需要随时调节 PH 等缺点等,这种方法 只使用于非水系载体的磁流体的制作. 2015.03