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1、纳米磁性液体材料本讲稿第一页，共十一页1、概述纳米技术的大发展从总体上讲只有约纳米技术的大发展从总体上讲只有约20年，但磁性纳米年，但磁性纳米材料的研究和应用已有材料的研究和应用已有50年历史。纳米材料相对于一般块状材料具有不同的特性原因在于，与磁性相关的特征物理长度恰好处于纳米量级。比如：磁单畴尺寸，超顺磁性临界尺寸，交换作用长度，以及电子平均自由路程等大致处于1100nm量级，当磁性体的尺寸与量级，当磁性体的尺寸与这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。这些特征物理长度相当时，就会呈现反常的磁学性质。现在纳米磁性材料主要有磁性液体材料、磁记录材料、现在纳米磁性材料主要有磁性液体材料
2、、磁记录材料、巨磁电阻材料和软磁体材料四个发展方向。巨磁电阻材料和软磁体材料四个发展方向。本讲稿第二页，共十一页定义：定义：定义：定义：又称为磁流体或铁磁流体它是由又称为磁流体或铁磁流体它是由超顺磁性的纳米颗粒包裹了表面活性剂，超顺磁性的纳米颗粒包裹了表面活性剂，然后弥漫在基液中而构成的。然后弥漫在基液中而构成的。特点特点特点特点：1.1.在磁场作用下可以被磁化、运动，同时又具有液体的流在磁场作用下可以被磁化、运动，同时又具有液体的流动性。动性。2.2.在静磁场作用下，磁性颗粒将沿着外磁场方向形成一定有序在静磁场作用下，磁性颗粒将沿着外磁场方向形成一定有序排列的团链簇，使得液体变为各向异性的介
3、质。排列的团链簇，使得液体变为各向异性的介质。3 3.当光波、声波在其中传播时，会产生光的法拉第旋转、双折当光波、声波在其中传播时，会产生光的法拉第旋转、双折射效应、二向色性以及超声波传播速度与衰减的各向异性。其射效应、二向色性以及超声波传播速度与衰减的各向异性。其介电性质亦会呈现各向异性。介电性质亦会呈现各向异性。纳米磁性液体材料本讲稿第三页，共十一页 磁性液体是磁性液体是2020世纪世纪4040年代被年代被发现，发现，6060年代获得应用的一年代获得应用的一门涉及物理、化学、力学、材门涉及物理、化学、力学、材料学、流变学等学科的边缘学料学、流变学等学科的边缘学科和新兴学科，既具有磁性又科和
4、新兴学科，既具有磁性又具有流动性，在重力和磁力作具有流动性，在重力和磁力作用下能够保持稳定，不会出现用下能够保持稳定，不会出现沉淀或分层现象。沉淀或分层现象。美国最先将宇航用的喷气燃料美国最先将宇航用的喷气燃料制成磁性液体，通过永磁加以制成磁性液体，通过永磁加以控制，克服了失重状态下燃料控制，克服了失重状态下燃料不能正常工作的问题。不能正常工作的问题。7070年代我国开始进行基础年代我国开始进行基础研究研究 和应用探索，已扩展到和应用探索，已扩展到机械、电子、能源、化工、机械、电子、能源、化工、冶金、船舶、航天、遥测、冶金、船舶、航天、遥测、仪表、印刷、环保、卫生、仪表、印刷、环保、卫生、医疗
5、等诸多领域。医疗等诸多领域。本讲稿第四页，共十一页1 12 23 34 45 57 78 89 91010111112121313磁性液体磁性液体密密密密封封封封材材材材料料料料新新新新的的的的润润润润滑滑滑滑剂剂剂剂阻阻阻阻尼尼尼尼器器器器件件件件信信信信息息息息处处处处理理理理分分分分选选选选矿矿矿矿离离离离光光光光纤纤纤纤连连连连接接接接器器器器磁磁磁磁性性性性药药药药液液液液冷冷冷冷却却却却器器器器密密密密封封封封材材材材料料料料新新新新的的的的润润润润滑滑滑滑剂剂剂剂纤纤纤纤光光光光连连连连接接接接器器器器阻阻阻阻尼尼尼尼器器器器件件件件 应 用 方 向本讲稿第五页，共十一页做为密封
6、材料利用磁性液体可以被磁控的特性，用环状永磁体在旋转轴密封部件产生一环状的磁场分布，可将磁性液体约束在磁场之中而形成磁性液体的“O”形环，且无磨损，做到长寿命的动态密封。射线衍射仪转靶部分的真空密封本讲稿第六页，共十一页新型润滑剂 磁性液体中的磁性磁性液体中的磁性颗粒尺寸仅为颗粒尺寸仅为10纳米，纳米，因此，不会损坏轴承，而因此，不会损坏轴承，而基液亦可用润滑油，只要基液亦可用润滑油，只要采用合适的磁场就可以将采用合适的磁场就可以将磁性润滑油约束在所需的磁性润滑油约束在所需的部位部位。本讲稿第七页，共十一页阻尼器件磁性液体具有一定的粘滞磁性液体具有一定的粘滞性，利用此特性可以阻尼性，利用此特性
7、可以阻尼掉不希望的系统中所产生掉不希望的系统中所产生的振荡模式。例如在步进的振荡模式。例如在步进电机中滴加磁性液体，就电机中滴加磁性液体，就可阻尼步进电机的余振，可阻尼步进电机的余振，使步进电机平滑地转动。使步进电机平滑地转动。用磁性液体所构成的减震用磁性液体所构成的减震器可以消除极低频率的振器可以消除极低频率的振动动。本讲稿第八页，共十一页磁性药液利用对人体无害的载体制成的混利用对人体无害的载体制成的混利用对人体无害的载体制成的混利用对人体无害的载体制成的混有药物的磁性液体注入患者血管有药物的磁性液体注入患者血管有药物的磁性液体注入患者血管有药物的磁性液体注入患者血管或皮下，通过磁场的作用便
8、可将或皮下，通过磁场的作用便可将或皮下，通过磁场的作用便可将或皮下，通过磁场的作用便可将药物集聚于病灶部位，少量的药药物集聚于病灶部位，少量的药药物集聚于病灶部位，少量的药药物集聚于病灶部位，少量的药物就能达到较高的疗效。这种用物就能达到较高的疗效。这种用物就能达到较高的疗效。这种用物就能达到较高的疗效。这种用药方式在征服癌症的斗争中颇受药方式在征服癌症的斗争中颇受药方式在征服癌症的斗争中颇受药方式在征服癌症的斗争中颇受重视。因为多数治癌药物的副作重视。因为多数治癌药物的副作重视。因为多数治癌药物的副作重视。因为多数治癌药物的副作用较大，减小药物剂量就能减轻用较大，减小药物剂量就能减轻用较大，减小药物剂量就能减轻用较大，减小药物剂量就能减轻病人的痛苦和对其它器官的损害。病人的痛苦和对其它器官的损害。病人的痛苦和对其它器官的损害。病人的痛苦和对其它器官的损害。本讲稿第九页，共十一页纳米材料的未来 纳米材料被称为面向纳米材料被称为面向21世纪的新型材世纪的新型材料，也是磁性材料发展的一个必然方向。料，也是磁性材料发展的一个必然方向。其前景十分诱人，其有关发展必将对经其前景十分诱人，其有关发展必将对经济建设、国防实力、学科发展以至社会进步济建设、国防实力、学科发展以至社会进步产生巨大的影响。产生巨大的影响。本讲稿第十页，共十一页谢谢观赏thanks本讲稿第十一页，共十一页