铁磁流体艺术 惊爆眼球的动态之美

[ 字号: ] [ 关闭 ] 2008-12-21 9:51:10 来自网络 作者:admin 浏览次数: 发表评论

关键词:铁磁流体艺术 惊爆眼球的动态之美

提起磁性材料,你首先会想到什么呢?是各种金属磁性材料,还是以铁氧体为代表的非金属磁性材料,抑或是高分子和无机材料组合而成的各类磁性复合材料?

  如果有人告诉你,除了这些常见的固相磁性材料外,现在还有一种以液体形式存在和使用的磁性材料,你是否会觉得不可思议,匪夷所思呢?

  更让人想不到是科学家利用该材料的特性玩起了流体艺术。


铁磁流体(简称磁流体)主要由粒径小于15nm超顺磁性磁粉、载液及表面活性剂3部分组成,这种胶状液体既有固体磁性材料的强磁性,又有液体的流动性。由于具有交叉特性,所以这种液体磁性材料应满足的性能要求是:高的饱和磁化强度,在使用温度下有长期的稳定性,在重力和电磁力的作用下不沉淀,有好的流动性。

 

磁流体在现代技术中得到越来越广泛的应用。如立体声音箱,磁密封,轴承和润滑,磁场传感器,磁光转换器,光纤连接,磁致冷,磁流体发电等。近年来,磁流体在医学上的应用日益受到人们关注,被称为“生物导弹”,在外磁场作用下,磁流体作为药物的载体可以在人体内靶向给药,对治疗肿瘤效果显著。另外也用于X-射线或NMR诊断中的不透光材料。

  其实,这种神奇的液体磁性材料是确实存在的。磁流体就是以液体形式存在的磁性材料,它是由粒径约为10nm的强磁性粒子,通过表面吸附界面活性剂分子而稳定分散于合适基液中所形成的一种胶态体系。根据所含的磁性粒子不同,可分为铁氧体系、金属系和氮化铁系3类。根据基液的不同可为水基、油基、醚基和酯基。

  磁流体是功能材料中的一支新秀,它既具有磁性又具有流动性, 在重力和磁力作用下能够保持稳定, 不会出现沉淀或分层现象。与其他液体相比,磁流体具有以下特点:

  (1) 在外加磁场下, 有悬浮在载体中的能力。

  (2) 既具有液体的流动性, 又具有固体磁性材料的特性, 有感应磁通的能力。

  (3) 调节外加磁场强度, 可以改变磁流体的表观比重和粘度, 能使磁性的固体稳定地悬浮在其中。

  (4) 超声波在磁流体中传播时, 其速度以及衰减与外磁场有关, 并显示各向异性。它的介电常数也是各向异性的。光通过稀释的磁流体时, 或磁流体的薄层时, 会产生光的双折射现象。当磁化时, 使相对于磁场方向具有光的各向异性, 具有高的折射率。此外, 在交变磁场中还具有磁粘滞现象。

  (5) 在垂直磁场的作用下, 会自发地形成稳定的波峰。

  (6) 对外加磁场的响应速度快, 撤去外磁场后,磁流体中的磁性粒子很快呈现无规则分布 , 即在无外加磁场时, 磁流体本身是不显磁性的。

  (7) 磁流体在外加磁场的作用中, 将流向并固定在磁场强度高的一方。

  对磁流体的研究起源于50 年代,标志是美国的Papell 在1963 年获得的第一个磁流体制备专利,并于1965 年在美国的NASA 航天产品的密封中获得成功应用。自此引发了对这种新型材料的研究开发和应用,并不断的取得新的进展,一步步的从实验室迈向实用化。70 年代我国开始进行磁流体的基础研究和应用探索。磁流体最通常的制备方法是借助于共同沉淀法制得粒度约为10nm 的磁铁矿之类铁氧体之后,吸附以界面活性剂,然后分散于油或水中即制成磁流体。新近又开发成功了将比铁氧体饱和磁化强应更大的纳米金属铁粉分散于液体中的磁流体,它是在水中添加粒径大的正离子或负离子(取代界面活性剂) 而将铁磁性纳米颗粒分散于液体中的离子性磁流体。当前,在磁流体中分散的铁磁性颗粒仅限于10nm 左右的大小,但可以通过改变所分散的铁磁性微粉和分散介质溶剂的性质来适应其各种用途。如果作为铁磁性微粉采用感温性铁氧体时可作磁流体泵和热泵使用;溶剂采用液态金属时则可制备成导电性磁流体;溶剂采用弹性橡胶时可制成磁性橡胶;如果采用气体作为介质还可制成磁性气体。目前,应用最广的典型用途便是磁流体密封,还有利用磁流体的重力分选技术,以及加速度计等方面均已实用化。磁流体的应用现已扩展到机械、电子、能源、化工、冶金、船舶、航天、遥测、仪表、印刷、环保、卫生、医疗等诸多领域, 在密封、冷却、润滑、医学、发动机、压缩机、换能器、计量阀、造影剂、生物学、精密研磨、阻尼减振、矿物分离、油水分离、快速印刷、定向淬火、执行元件、磁畴观察、各向异性以及其它方面有着新的应用, 是唯一具有工业实用价值的液体磁性智能化功能材料。

 

 

 



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