磁性液體性質(zhì)及應(yīng)用如下：一、概述磁性液體是由納米級（10納米以下）的強磁性微粒高度彌散于某種液體之中所形成的穩(wěn)定的膠體體系。60年代美國首先應(yīng)用于宇航工業(yè)，后來逐漸轉(zhuǎn)為民用，現(xiàn)已成為很龐大的產(chǎn)業(yè)，在美國、日本、德國等發(fā)達國家都有磁性液體公司，全球每年要生產(chǎn)磁性液體器件數(shù)百萬噸。磁性液體中的磁性微粒必須非常小，以致在基液中呈現(xiàn)混亂的布朗運動，這種熱運動足以抵消重力的沉降作用以及削弱粒子間電、磁的相互凝聚
磁性液體性質(zhì)及應(yīng)用如下：一、概述
磁性液體是由納米級（
10納米以下）的強磁性微粒高度彌散于某種液體之中所形成的穩(wěn)定的膠體體系。60年代美國首先應(yīng)用于宇航工業(yè)，后來逐漸轉(zhuǎn)為民用，現(xiàn)已成為很龐大的產(chǎn)業(yè)，在美國、日本、德國等發(fā)達國家都有磁性液體公司，全球每年要生產(chǎn)磁性液體器件數(shù)百萬噸。
磁性液體中的磁性微粒必須非常小，以致在基液中呈現(xiàn)混亂的布朗運動，這種熱運動足以抵消重力的沉降作用以及削弱粒子間電、磁的相互凝聚作用，在重力和電、磁場的作用下能穩(wěn)定存在，不產(chǎn)生沉淀和凝聚。磁性微粒和基液渾成一體，從而使磁性液體既具有普通
磁性材料的磁性，同時又具有液體的流動性，因此具有許多獨特的性質(zhì)。
磁性液體是由強磁性微粒、基液以及表面活性劑三部分組成。為了得到穩(wěn)定的磁性液體，強磁性微粒必須足夠小，如對鐵來說，微粒直徑要小于3納米；對Fe3O4來說，直徑不能大于10納米。制備納米微粒的方法很多，我們采用化學(xué)共沉淀技術(shù)制備直徑10納米左右、分布均勻的Fe3O4微粒。化學(xué)共沉淀技術(shù)具有操作簡便、成本低，對設(shè)備要求不高等優(yōu)點。選擇合適的表面活性劑是制備磁性液體的關(guān)鍵。表面活性劑包覆在微粒表面，具有以下作用：1. 防止磁性顆粒的氧化；2. 克服范德瓦爾斯力所造成的顆粒凝聚；3. 削弱靜磁吸引力；4. 改變磁性顆粒表面的性質(zhì)，使顆粒和基液渾成一體。對表面活性劑總的要求是，活性劑的一端能吸附于微粒表面，形成很強的化學(xué)鍵，另一端能與基液溶劑化。不同基液的磁性液體要選擇不同的表面活性劑，有時甚至需要兩種以上的表面活性劑。南京大學(xué)從八十年代開始進行磁性液體的研制工作，在強磁性微粒的制備，表面活性劑的選擇等方面積累了豐富的經(jīng)驗。現(xiàn)已能制備出高質(zhì)量的水基、煤油基和鄰苯二甲酸二異辛脂基磁性液體。
二、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，本征矯頑力為零，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
其它流體所沒有的、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)與雙向色性現(xiàn)象。當磁性液體被磁化時，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；
超聲波在磁性液體中傳播時，其速度及衰減與外磁場有關(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。
三、磁性液體的應(yīng)用
磁性液體的特殊性質(zhì)開拓了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，一些過去難以解決的工程技術(shù)問題，由于磁性液體的出現(xiàn)而迎刃而解。下面簡單地介紹幾種磁性液體應(yīng)用的原理。
1. 旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)密封 磁性液體旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)密封技術(shù)是磁性液體較成熟也是最重要的應(yīng)用之一，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于X-射線轉(zhuǎn)靶衍射儀、單晶爐、大
功率激光器、計算機等精密儀器的轉(zhuǎn)軸密封。其結(jié)構(gòu)原理見圖1. 磁性液體在非均勻磁場中將聚集于磁場梯度最大處，因此利用外磁場可將磁性液體約束在密封部位形成磁性液體“O”型環(huán)，具有無泄露、無磨損、自潤滑、壽命長等特點。
圖1. 磁性液體密封原理
目前在國外的精密儀器中，磁性液體密封部件作為一個整體出售，售價一般在兩、三千美圓，不單獨出售磁性液體。南京大學(xué)在磁性液體旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)密封方面做了大量工作，積累了豐富的經(jīng)驗，擁有一項國家實用新型專利。在南京大學(xué)、南京師范大學(xué)、南京55研究所等單位的儀器上使用我們的磁性液體密封技術(shù)，效果良好，真空度可達10-6t .
