1、磁性液體及其制造工藝來源：砸金花 摘要：簡單介紹了磁性液體的種類、性質(zhì)、制作工藝及在當(dāng)前的主要應(yīng)用。關(guān)鍵詞：磁性液體；應(yīng)用；制造；超聲波1引言磁性液體最初是1965年美國宇航局為了解決太空服頭盔轉(zhuǎn)動密封的技術(shù)難題而率先研制成功的。宇航員進入太空所穿宇航服的一個關(guān)鍵部位-頸部，必須用液體磁性材料制作。頸部是宇航帽與宇航服連接之處，既要讓宇航員的頭部能夠自由轉(zhuǎn)動，又要密封度高。如果密封不夠，宇航服里的氧氣泄漏，宇航員生命受到威脅。這個連接部位，若用固體物質(zhì)顯然太硬，而一般液體物質(zhì)密度不夠，惟有液體的納米磁性材料符合要求。所謂磁性液體（magnetic liquids），并非是指液態(tài)的磁性材料（物質(zhì)

2、處于液態(tài)的溫度都高于其居里溫度，所以目前還沒有液態(tài)的磁性材料），而是把用表面活性劑處理過的納米級超細磁性微粒高度分散于基液中形成的一種均勻膠體溶液。該溶液在重力和磁場作用下也不會出現(xiàn)凝聚和沉淀現(xiàn)象，具有固體的磁性和液體的流動性，因此具有許多獨特的性質(zhì)，在電子、儀表、機械、化工、環(huán)境、醫(yī)療等行業(yè)領(lǐng)域都具有獨特而廣泛的應(yīng)用。根據(jù)用途不同，可以選用不同基液的產(chǎn)品。2磁性液體的分類磁性液體按材料、超微粒的制作、分散方法等不同，分為以下幾類：（1）鐵氧體型磁性液體主要以金屬氧化物作為磁性微粒，以水、碳氫化合物、礦物油、精制油、二酯基液、透平油氟醚油等為基液。（2）金屬型磁性液體以金屬或合金作為微粒，按基

3、液的不同分為非導(dǎo)體型和導(dǎo)體型。非導(dǎo)體型金屬磁液一般以甲苯或煤油為基液，導(dǎo)體型則以非磁性金屬膜（或合金膜）去覆蓋磁性金屬微粒。（3）復(fù)合型磁性液體他是以普通磁性液體和非磁性微粒復(fù)合形成的一種新型磁性液體。3磁性液體的性質(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(xué)、流體力學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)特性。磁性液體表現(xiàn)為超順磁性，本征矯頑力為0，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，使磁性液體具有其他流體所沒有的、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(dāng)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

4、現(xiàn)象。當(dāng)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。磁場有關(guān)，呈各向異性；磁性液體在交變場中具有磁導(dǎo)率頻散、磁粘滯性等現(xiàn)象。4磁性液體的制作方法（1）獲得磁性液體的基本條件顆粒尺寸應(yīng)小于某一臨界尺寸，該臨界尺寸在10 nm以下。顆粒在溶劑中應(yīng)達到一定的表面活性化要求，從而即使在范德瓦爾斯等各種能量的作用下，也不發(fā)生凝聚。（2）磁性液體的制作工藝 以磁性氧化物超微粒子的制作工藝為例磁性氧化物化學(xué)穩(wěn)定，容易制成粉末，用途廣泛。 磁性液體用氧化物的粒徑絕大多數(shù)應(yīng)分布在10 nm以下。一般是以磁鐵礦等鐵氧體氧化物為主體

5、，由金屬鹽類水溶液通過共沉淀法制成納米級超微粒。以磁鐵礦（fe2o3·2fe3o4）為例，就是在fe2和fe3的濃度比為12的鐵鹽溶液中加入堿溶液，例如naoh溶液，使其析出fe2o3·2fe3o4。在反應(yīng)過程中，通過調(diào)整溶液溫度、鐵鹽濃度、堿的中和過剩量、反應(yīng)時間等，可以對顆粒尺寸進行控制。 此外，下述方法也可獲得氧化物超微顆粒：將固相反應(yīng)得到的鐵氧體在含有表面活性劑的油中進行長時間的球磨。使鐵氧體構(gòu)成金屬的醇鹽，并把他溶于乙醇等溶劑中，加水分解獲得。利用等離子體、弧光等使金屬蒸發(fā)，在含有適量氧的稀薄氣體中凝聚獲得5磁性液體的應(yīng)用（1）磁性液體原被稱為“磁流體”，也有稱為

6、“磁液”的。磁性液體應(yīng)用最廣泛的是磁性密封技術(shù)，尤其在要求真空、防塵、或封氣體等特殊環(huán)境中的動態(tài)密封最為適用。在高保真揚聲器、電機阻尼、磁性傳感器等方面磁性液體均具有獨特的應(yīng)用。磁性液體密封原理磁性液體旋轉(zhuǎn)軸動密封是一種非接觸式密封（即動件和靜件沒有直接接觸），其工作原理是：由環(huán)狀永磁體，導(dǎo)磁極靴和導(dǎo)磁轉(zhuǎn)軸構(gòu)成閉合磁路，利用永磁體中的磁能，在轉(zhuǎn)軸與極靴極齒頂端的齒形間隙中產(chǎn)生強弱相間的非均勻磁場，將磁性液體緊緊吸住，形成磁性液體“o”型密封環(huán)，把間隙堵死，從而達到密封的目的。如圖1和圖2所示。 主要特點：無磨損，因為磁性液體具有液體的性質(zhì)，并且由于基液具有潤滑性，所以還可起潤滑作用。密封度好，

7、用于真空時可以達105 pa。無泄漏。（2）磁性液體真空密封連接器是一種能夠在2個相對封閉的空間內(nèi)提供相互的可靠旋轉(zhuǎn)連接的裝置。全系列的設(shè)計使其在多種場合得到廣泛應(yīng)用，例如單晶硅爐、各類鍍膜設(shè)備、氣相沉積、液晶再生、半導(dǎo)體刻蝕系統(tǒng)等超高真空系統(tǒng)和設(shè)備。如圖3所示。磁性液體真空密封連接器組件根據(jù)各類常用真空設(shè)備使用的真空旋轉(zhuǎn)軸連接器技術(shù)參數(shù)設(shè)計制造，可直接替代相應(yīng)的真空密封連接器使用，基本不需對原設(shè)備進行改造。 （3）磁性微粉是各類磁性器件的主要原料，現(xiàn)代通訊，信息等的發(fā)展使諸如電感等磁性器件向超微化方向發(fā)展，因而對磁性微粉這類材料的需求更為嚴格。fe3o4是目前使用極廣泛的磁性材料，如圖4所示

8、，近年的研究對其在磁性紀錄等方面應(yīng)用取得了不少突破，其納米化產(chǎn)品效能如吸波效應(yīng)、催化作用等，人們也正在進行大量的試驗，應(yīng)用前景十分廣闊。 主要技術(shù)指標(biāo)： 平均粒徑：1030 nm晶型：形（4）磁性液體阻尼器，磁性液體的表觀性質(zhì)在磁場作用下會發(fā)生較大的改變，例如密度、粘滯性等，因為磁場的作用，磁性液體可以定位在一定區(qū)域內(nèi)，磁性液體這些和磁性有關(guān)的獨特性質(zhì)，可以利用磁性液體制作高性能的阻尼器件。他是由一個非磁性的慣性塊、一個安裝了磁性體的輪圈以及一定量的磁性液體組成。其基本原理就是在輪圈與非磁性慣性塊的間隙中注入磁性液體，利用磁性體的強力磁場作用，使磁性液體在非磁性慣性塊和磁性體之間形成一層磁性液

9、體層，從而使該非磁性慣性塊懸浮在磁性液體層上。這樣就使磁性液體既具有了液體滑動軸承的功效，又由于磁場的作用而無泄漏之憂。同時磁性液體的粘性作用又產(chǎn)生了最佳的阻尼效果。在實際應(yīng)用時將輪圈與步進電機的轉(zhuǎn)軸固定，當(dāng)電機加速或減速時，由于非磁性慣性塊的慣性作用使其穩(wěn)定時間大幅度地縮短，同樣也可抑制電機在其共振頻域的振幅。當(dāng)電機勻速轉(zhuǎn)動時，由于輪圈和非磁性塊是同時回轉(zhuǎn)的，因此幾乎沒有能量損失。 （5）磁性液體軸承電機，現(xiàn)代硬盤技術(shù)的飛速發(fā) 展，硬盤轉(zhuǎn)速的提高對電機性能提出了更高的要求，目前，希捷等專業(yè)硬盤廠商已經(jīng)在其主流產(chǎn)品使用了磁性液體軸承電機來滿足硬盤驅(qū)動器高轉(zhuǎn)速、高穩(wěn)定、低噪音的要求。磁性液體軸承是利用被磁場固定在電機轉(zhuǎn)軸部位的磁性液體，旋轉(zhuǎn)時形成的液體膜使電機轉(zhuǎn)軸懸浮并自動定中，電機運轉(zhuǎn)時，電機軸與電機其他部件沒有直接接觸，這樣電機工作時的磨損小、噪音低，如使用了softsonictmfdb（流體軸承）的seagatebarracuda（r）ataiv，其聲強僅為20 db，并且還是現(xiàn)在市場主流硬盤內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率最高的產(chǎn)品。磁性液體軸承電機可以應(yīng)用在多種需要高速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的場合，例如激光打印機，轉(zhuǎn)速可以達到