磁流体动力学效应在当代科技中的应用与发展

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1、201IN0.33ScienceandTechnob}yhnovatbnHerab技术创新磁流体动力学效应在当代科技中的应用与发展①谢宝陵陈侠(陆军军,(J学院安徽合肥230031)摘要:磁流体动力学的相关侧I-究是当代迅速发展起来的一项新技术.它在外界磁场卜表现出来的独特性能和优点.引起人们的极大兴趣和广泛的关注目前.我国和世界上许多国家都在积极地开展这项侧f究本文首先介绍了磁流体的相关概念、原理、基本特性及’常用的制备力一法;分析了该侧f究领域典刑的侧f究力一向和工作机理.并且详细描述了它们的结构特点以及优缺点;最后.简单展望了磁流体的发展趋势和应用前景.指出磁流体发展‘

2、卜存在的问题.并针对这些问题提出了有效的解决力一案和意义关键词:磁流体动力学效应(MHD)磁流体密封、热疗、推进器、传感器、发电聚变堆包层中图分类号:0361文献标识:A文章编号:1674-098X(2011)11(C)-0016-031磁流体简介磁流体(magneticfluid)是指由纳米磁微粒、表面话性剂、载液组成的有机统一体磁性液体，这种磁性液体在小加外磁场时是可流动的液体，然而在强磁场下，其流变胜质发生急剧变化，又表现出类似固体的力学性质和磁性，响应时间为毫秒量级所以说磁流体是一种对磁场敏感的智能新型液态功能材料它具有超顺磁性、磁光效应、磁热效应、磁粘性、流变性等基

3、本特性。磁流体常用的制备力一法包括机械研磨法、共沉淀法、真空蒸发法、等离子法、热分角军法等。2磁流体动力学效应的研究与应用磁流体的研究是一门涉及物理、化学、力学、流变学等学科的边缘交义学科。在航空航天、电子、化工、机械、能源冶金、仪表、环保，医疗等各个领域得到了广泛的研究及应用。2.1磁流体密封磁流体密封是利用永久磁铁在转轴和极齿间的密封间隙内产生强磁场，将磁性流体固定在密封间隙内，形成液体“O”形密封环，磁场力和外界l+.差相平衡而实现介质密封。磁流体密封是近年来迅速发展起来的一项新技术，具有:(1)严密的密封性;(2)小可测量的泄漏率;(3)长寿命;(4)可靠性高（5）没

4、有污染;(6)能承受高转速（7)最佳的扭知传递;(8)低的粘性摩擦;(9)磁性流体密封即使在中断运行时，也小像弹性密封在停机期间，受增塑和驰豫的影响等优点可以在高速下运行，尤其在旋转轴密封中具有独特的优越性。20世纪60年代中期，美国首先成功用于解决宇航服可动部分的真空密封以及在失重状态下宇宙飞船液体燃料的固定问题。在国内，磁流体密封技术卞要用在真空、防尘的气体动密封中，动态密封是最甲开发和应用的磁流体应用技术，己广泛应用于机械等设备的密封，其应用领域包括半导体加工、光学纤维、激光器、X射线装置、热处理设备、硅中一晶多晶炉和航空电子技术等，磁流体密封技术的广泛应用，提高了产品

5、质量，获得了很好的经济效益(图1）。2.2磁流体热疗磁流体热疗是利用交变磁场下磁流体可将磁能转化为热能这一特性而发展起来的一种新型的热疗手段热疗作为一种辅助治疗肿瘤的力一法甲己得到临床应用，它是利用各种物理手段将肿瘤组织温度升至430C以上，并维持一段时间，依靠肿瘤细胞对热的敏感性，加速癌细胞死亡。与传统的热疗技术相比，磁感应热疗技术具有可治疗深层肿瘤、靶向性高、副作用小、微创甚至无创的特点;且磁感应介质一经植入肿瘤部位，可以对病人进行重复多次热疗在磁感应热疗介质的研究力一面，大量研究表明磁流体是理想的磁感应热疗介质。由于磁流体具有液体的流动性和优良的磁学性能，可通过注射力一

6、式进入肿瘤，这成为当前热疗介质的研究热点和发展趋势。目前，磁流体磁感应热疗在德国己进入临床试验虽然热疗技术取得了极大的进步，但在临床上，热疗大多是作为化疗和放疗的一种辅助治疗手段，以增强化疗或者放疗的效果。热化疗是指将药物化疗与热疗联合使用的、以期获得史佳的抗肿瘤效果的肿瘤治疗力一法(图2)。2.3磁流体推进器磁流体推进器是利用电磁线圈作用于海水形成喷射推进当海水流过推进器时，被正负电极所电离而强有力的磁场对带电荷的海水产生洛伦兹力，使海水加速从导管尾部喷出，其反作用力就推动了舰艇前进。与传统机械转动类推进器(譬如螺旋桨、水泵喷水推进器等)相比较，磁流体推进器的小同点在于:前

7、者使用机械动力作为推力而后者使用电磁力正因为如此，磁流体推进器无须配备螺旋桨桨叶、齿轮传动机构和驱动轴等，小再受旋转机械的功率限制，可实现高推进功率等级，从而可制造出高航速舰船;取消了常规螺旋桨、喷水推进的转动机构，从根本上消除了因机械转动而产生的振动、噪音以及功率限制，而能在几乎绝对安静的状态下以极高的航速航行，并且据理论计算其航速可达150节，而这是任何机械转动类推进器小可能实现的，因此具有极强的灵话性和隐蔽性，无疑具有极大的吸引力。近年来，中国科学院电工研究所研制出磁流体推进试验用0.87T,35