磁流体技术及发展方向综述

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1、第27卷第l期昆明理工大学学报VOI.27NO.l2002年2月JOurnaIOfKunmingUniversityOfScienceandTecinOIOgyFeb.2002"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""磁流体技术及发展方向综述!顾红l，王先逵2，祝琳华3，宋鹏云3（l.昆明理工大学机电学院，云南昆明650093；2.清华大学精仪系，北京l00084；3.昆明理工大学生物与化学工程学院，云南昆明650224）摘要本文综述了磁流体制备和应用技术的新进展，并对现阶段我国磁流体制备和应用中存在的问题及将

2、来的发展方向进行了探讨.关键词：磁流体；磁流体技术；制备；应用中图分类号：TM937文献标识码：A文章编号：l007-855X（2002）0l-055-03!引言磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，目前已广泛用在润滑、密封、碾磨、分选、换能、印刷、医药等许多领域.它是由强磁性粒子、基液以及表面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状溶液.该流体在静态时无磁吸引力，当外加磁场作用时，才表现出有磁性.由于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，以及许多其它固体磁性材料与液体物质所不具有的特殊性质，因此自60年代初期美国NASA在宇宙飞船的活动仓和过渡仓密封中获得成功应用后发展迅猛，并

3、且开始转向民用.人们对磁流体的基础理论，物理性质、制造工艺、磁性能，以及开发应用都展开了多方面的研究，研究成果不断出现，应用也逐步扩展.在国际上，有关磁流体技术的学术交流相当频繁.学术论文和专利纷纷问世，致使磁流体跃入到功能材料的行列并成为功能材料中的一枝新秀.本文旨在将磁流体制备和应用技术进行全面的介绍，借以促进其在在我国进一步的应用和发展."磁流体及其制备的新进展"#"磁流体的组成及制备磁流体的组分材料结构模型如左图所示.磁流体组分材料的选取原则［l~5］：依磁流体的用途及价格选取.磁性微粒Fe304、铁、钴、镍等磁性材料能使载液呈现磁性好、易于制取超细（!

4、性剂）防止磁性微粒相互间的聚集或沉淀，一般依载液性能选取；载液的类型根据密封介质和工况选择.评价磁流体的性能，主要取决于磁性大小与稳定性（这里的稳定性定义为磁性微粒抗聚沉及被密封介质破坏的能力）的好坏［6］.因此在磁流体制取中要解决的主要问题是磁流体中磁性微粒的制取方法和稳定磁流体的获取.而磁流体的稳定性主要和下列因素密切相关：l、所制取的磁性微粒的粒度大小；2、表面活性剂图"磁流体结构示意图———表面活性剂的选择和用量是制备磁性流体的关键；3、制备过程（其核心问题是保证磁性微粒能以单棵分散的状态存在于磁流体中），这是磁流体制备研究!收稿日期：200l-04-l6；基金项目：云南省教委青年

5、教师科研基金资助项目（9942079）；第一作者简介：顾红，女，l967年出生，讲师；主要研究方向：磁流体密封和图学.6昆明理工大学学报第27卷!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!的一个新领域，因为随机因素较多，目前尚无统一的定论，有待各位有此志向的同仁倾力进行研究.制取磁性微粒早期的方法有：载液中放入分散剂用球磨法将磁石粒子的直径研磨到10nm以下的球磨法；这种方法可以制备各种磁流体，然而由于这个研磨过程非常之缓慢，所以这种胶体态的磁流体非常昂贵.另一种制备方法是加入过量的碱性氢氧化物使之以适当的比例混

6、合铁与铁离子产生凝聚，磁石粒子慢慢地从分子大小生长到直径10nm大小.再一种方法是将非磁性方铁矿石碾细到胶体态离子大小，然后用加热的方法使之转化成磁石离子.此外还有水溶液中进行的吸附法；解胶法等.但是这些方法所制取的磁性微粒多为Fe304，而且所得到的磁流体的饱和磁化强度最大也只能达到600GS左右.近年来在磁性微粒取材及制取方法上日益改进，已经开始向磁性金属如铁、钴等方面发展.据资料介绍，在无机溶质中加Fe3N精细微粒所制取的新型磁流体的饱和磁化强度可达2700GS.微粒Fe3N的直径为6nm.这种超细微粒是由碳化铁在煤油中与氨气和氨起反应而制取的.东北大学研究用轧钢酸洗废液为原料，采用

7、部分氧化———铁氧体共沉———表面处理流程所制取的水基磁流体不但性能良好，稳定性强，而且可用轧钢酸洗废液取代化学药品，从而使制作成本下降了许多.淮南矿院采用CO2+，Zn，Fe2+，Fe3+，NH·H0经过氧化还原、32分散处理、分离、混合后加入载液进行加热搅拌，也成功的制取了CO-Fe304磁流体.四川大学的赖琼珏等人采用改性共沉淀法制备出性能稳定的磁流体，北京航空航天大学用吸附置换法成功的制备出硅油基磁流体，其既有卓