物理多铁性材料及磁性液体简介

磁力原液功效与作用1.引言1.1 概述磁力原液是一种特殊的液体，其具有独特的物理和化学性质。

通过添加磁性材料（如铁、镍等）到液体中，使得液体具有了磁性。

磁力原液可以通过外部磁场来操控和改变其性质，这使得它在各种领域都具有广泛的应用价值。

磁力原液的研究和应用已经引起了各个领域的广泛关注。

在医学领域，磁力原液被用于磁共振成像（MRI）等诊断技术中，可以提供清晰的图像信息，帮助医生准确地判断疾病，并提供有效的治疗方案。

在能源领域，磁力原液的应用可以用于制备高效的电池和储能设备，提高能源利用效率。

在材料科学领域，磁力原液的存在可以用于制备各种智能材料和传感器，具有广泛的应用前景。

除了以上应用外，磁力原液还可以用于制备纳米材料、磁流体、磁性液态制品等。

它们在生物医学、环境保护、信息技术等领域都具有重要意义。

总的来说，磁力原液具有广泛的应用领域和潜在的研究价值。

探索和深入研究磁力原液的功效和作用，对于推动科技创新和解决实际问题具有重要意义。

随着科学技术的不断进步和应用的推广，相信磁力原液的作用将会得到更大的发展和应用。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以是对整篇文章的组织结构进行介绍和概述。

可以将这部分内容拓展为以下几个方面：1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分来介绍磁力原液的功效与作用。

在引言部分，首先对磁力原液进行概述，说明它是一种什么样的物质，由什么组成，以及它在生活中的应用领域。

接着介绍文章的结构，说明各个章节的内容，引导读者对全文有一个整体的认识。

在文章的正文部分，将首先对磁力原液的定义和组成进行详细介绍。

通过解析磁力原液的成分和结构，以及它的特点和性质，让读者对磁力原液有一个深入的了解。

接下来，将重点探讨磁力原液的功效。

通过对相关研究和实践案例的分析，详细阐述磁力原液在不同领域的应用，例如医学、环保、科研等方面的功效和作用。

同时，会结合实际案例和数据进行论证，加强文章的可信度和说服力。

磁流体[编辑本段]磁流体定义磁流体(又称磁性液体、铁磁流体或磁液)，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。

是由直径为纳米量级（10纳米以下）的磁性固体颗粒、基载液(也叫媒体)以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。

该流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，才表现出磁性，正因如此，它才在实际中有着广泛的应用，在理论上具有很高的学术价值。

用纳米金属及合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于各种苛刻条件的磁性流体密封、减震、医疗器械、声音调节、光显示、磁流体选矿等领域。

[编辑本段]磁流体力学磁流体力学是结合经典流体力学和电动力学的方法，研究导电流体和磁场相互作用的学科，它包括磁流体静力学和磁流体动力学两个分支。

磁流体静力学研究导电流体在磁场力作用于静平衡的问题；磁流体动力学研究导电流体与磁场相互作用的动力学或运动规律。

磁流体力学通常指磁流体动力学，而磁流体静力学被看作磁流体动力学的特殊情形。

导电流体有等离子体和液态金属等。

等离子体是电中性电离气体，含有足够多的自由带电粒子，所以它的动力学行为受电磁力支配。

宇宙中的物质几乎全都是等离子体，但对地球来说，除大气上层的电离层和辐射带是等离子体外，地球表面附近(除闪电和极光外)一般不存在自然等离子体，但可通过气体放电、燃烧、电磁激波管、相对论电子束和激光等方法产生人工等离子体。

能应用磁流体力学处理的等离子体温度范围颇宽，从磁流体发电的几千度到受控热核反应的几亿度量级(还没有包括固体等离子体)。

因此，磁流体力学同物理学的许多分支以及核能、化学、冶金、航天等技术科学都有联系。

磁流体力学发展简史1832年法拉第首次提出有关磁流体力学问题。

他根据海水切割地球磁场产生电动势的想法，测量泰晤士河两岸间的电位差，希望测出流速，但因河水电阻大、地球磁场弱和测量技术差，未达到目的。

1937年哈特曼根据法拉第的想法，对水银在磁场中的流动进行了定量实验，并成功地提出粘性不可压缩磁流体力学流动(即哈特曼流动)的理论计算方法。

磁性液体1.概述磁性液体,是磁性微粒表面包覆表面活性剂,并高度分散在基液中形成的磁性胶体溶液。

这种溶液在重力场和磁力作用下也不会出现凝聚和沉淀现象。

在外磁场下能够被磁化,通常显示超顺磁性。

撤去外场时,其磁畴又重新恢复杂乱无章的无序状态而消失其宏观特性。

磁性液体兼有固体的磁性和液体的流动性。

是一种新型的功能材料,在诸多领域有着广泛的应用。

60年代初期,美国宇航局为了解决宇宙服可动部分的密封及在空间失重条件下的燃料补充问题,开发了磁性液体。

1965年,S.S.Pappell获得世界上第一个具有试用意义的制备磁性液体的专利。

磁性液体问世后的短短几年,它就走出实验室,开始应用于科学实验和工艺装置中。

自60年代末期以来,美国、日本、前苏联、英国等国家相继开展了磁性液体技术的研究。

我国也于70年代末期开始磁性液体及其应用技术的研究。

目前,磁性液体出现了一系列品种,从其磁性微粒来分,有三大基本类别:铁氧体系、金属系和氮化铁系磁性液体。

其中铁氧体系磁性微粒有γ-Fe2O3、MeFe2O4(Me=Co、Mn、Ni)、Fe3O4,这类磁性液体在产量上占绝对优势,但受其自身限制,其饱和磁化强度较低,最高为850Gs,应用范围有限;金属系有Ni、Co、Fe以及FeCo和NiFe合金等,饱和磁化强度可达1500Gs,但即使是在惰性气体保护和加入抗氧剂的情况下也无法完全阻止其氧化;氮化铁系磁性液体相比较而言,饱和磁化强度高、化学稳定性强。

此外,一种以普通磁性液体和非磁性液体复合形成的复合型磁性液体也已出现,这种磁性液体具有双折射和二向色性等新奇特性。

日本还研制成了彩色和透明磁性液体。

随着研究的深入,将有越来越多的新成员加入到磁性液体家族中来。

人们对磁性液体的特性研究也在不断发展和深入。

首先从磁性液体的制备工艺和种类方面不断提高和改善磁性液体的基本特性,如Fe3O4磁性液体的饱和磁化强度从0.02T发展到0.06T左右。

另外,人们还对磁性液体所表现出的各种特殊性质进行了研究,如粘度特性、力学特性、光学特性、声学特性及温度特性等。

（申请工学硕士学位论文）多铁性材料的制备及性能表征培养单位：材料复合新技术国家重点实验室学科专业：材料加工工程研究生：王敏指导教师：谭国龙教授2011年5月分类号密级UDC 学校代码 10497题 目 多铁性材料的制备及性能表征 英 文题 目 Preparation and characterization of multiferroic materials研究生姓名 王敏姓名 谭国龙 职称 教授 学位 博 士指导教师单位名称 国家重点实验室 邮编 430070申请学位级别 工学硕士 学科专业名称 材料加工工程论文提交日期 2011年5月 论文答辩日期 2011年5月学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期答辩委员会主席评阅人2011年5月独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签 名： 日 期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。

同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。

（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）： 导师（签名）： 日期摘要多铁性材料是最近几年发展起来的一类磁电功能材料，它集铁磁性和铁电性于一体，并且两者之间存在耦合效应，因而在信息储存、自旋电子器件、磁传感器、电容-电感一体化器件以及微波技术领域有着广泛的应用前景。

1. 什么是磁液磁液（也被称为铁磁流体或磁性流体）是一种呈棕黑色的液态的磁体，它由直径约为10纳米左右的超细磁性微粒均匀悬浮于合成油载体中而形成。

2. 磁液的简史磁液问世时带有神秘的色彩，它曾被列为高度机密。

美国航空航天局（NASA）在实施航天计划中为了能解决液体火箭的燃料在失重状态下流动和精确地控制，研究发展了磁液技术。

在固体燃料火箭技术成熟并取代了液体火箭后，磁液技术才获解禁。

参与该项目研究的几位科学家获得特别许可并于1968年成立了磁液公司,继续开发磁液的民用技术。

经过三十多年的发展,今天磁液已广泛用于扬声器制造业以及步进电机、大型电源变压器,录音录象磁带制造业,电脑硬盘和软磁盘制造业等等。

3. 磁液的功效在扬声器的T铁和华司所形成的间隙中加入一定量的磁液后会——明显提高扬声器承受功率，延长扬声器寿命。

在一般情况下，扬声器的承受功率受音圈耐热性的制约。

功率越大，产生的热量越大，导致音圈温度急遽上升，当达到音圈材料的承受极限时，音圈就会被烧毁。

而磁液的热传导系数远远大于空气，它能有效地将热能通过T铁、华司和盆架散发于空气中，从而防止音圈被烧毁，延缓了音圈材料及粘结剂的老化，从而延长了扬声器的寿命。

改善频响特性，减少失真。

磁液具有一定的阻尼性，扬声器在其最低谐振频率（f0）附近的频响曲线上会有峰值，因振膜振幅过大造成失真。

这是扬声器制造者希望克服的缺陷。

利用适当粘度的磁液对音圈运动的阻尼作用，可使扬声器在f0处频响曲线平滑。

从而改善了频率响应特性，有利于简化分频器线路的设计。

磁液有中心定位作用，能防止音圈在大振幅时产生的擦圈现象。

我们发现市面上有人在兜售劣质磁液，有的公司试用后已发生了不愉快事件。

为了防止更多的客户上当，我们已经对这些劣质磁液取样分析，并向用户提供过一些数据和性能对比报告，以说明杂牌磁液和我们所代理的Ferrotec磁液的巨大差别所在。

有的客户为了验证某些数据，自己进行实验。

然而单凭一些常规的项目，诸如测频率响应、阻抗等是不足以揭示磁液的优劣的。

磁性流体的性质与应用研究在现代科学技术的广阔领域中，磁性流体以其独特的性质和广泛的应用引起了众多研究者的关注。

磁性流体，又称为磁流体或铁磁流体，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的磁性。

磁性流体是由直径为纳米量级的磁性固体颗粒、基载液以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。

从外观上看，它与普通的液体没有太大的区别，但在磁场的作用下，它会展现出一系列令人惊叹的性质。

磁性流体的一个重要性质就是其超顺磁性。

这意味着磁性流体中的磁性颗粒在没有外加磁场时，表现出极弱的磁性，甚至可以忽略不计。

然而，一旦施加外部磁场，它们会迅速被磁化，并且磁化强度随着磁场强度的增加而迅速增加。

当外部磁场消失时，它们又能迅速恢复到原来的无磁性状态。

这种超顺磁性使得磁性流体能够对磁场的变化做出快速而灵敏的响应。

磁性流体的另一个显著性质是其良好的流动性。

由于磁性颗粒被均匀地分散在基载液中，并且颗粒之间的相互作用力较小，所以磁性流体能够像普通液体一样自由流动，甚至可以通过微小的孔隙。

此外，磁性流体还具有较高的稳定性。

在长时间的放置和使用过程中，磁性颗粒不会发生团聚或沉淀现象，这保证了磁性流体性能的长期稳定性。

磁性流体的这些独特性质为其在众多领域的应用奠定了基础。

在机械工程领域，磁性流体被广泛应用于密封技术。

传统的机械密封存在着磨损、泄漏等问题，而磁性流体密封则有效地解决了这些难题。

利用磁性流体在磁场中的“固化”特性，可以形成无接触、零泄漏的密封效果，大大提高了设备的可靠性和使用寿命。

在电子领域，磁性流体可以用于扬声器、变压器等设备的散热。

由于磁性流体具有良好的导热性能，能够将电子设备产生的热量迅速传递出去，从而有效地降低设备的工作温度，提高其性能和稳定性。

在医疗领域，磁性流体也展现出了巨大的应用潜力。

例如，在癌症治疗中，可以将磁性流体与药物结合，通过外加磁场的引导，将药物精准地输送到病变部位，提高治疗效果，减少药物对正常组织的副作用。

磁性液体性质及应用南京大学物理系钟伟都有为一、概述磁性液体是由纳米级（10纳米以下）的强磁性微粒高度弥散于某种液体之中所形成的稳定的胶体体系。

60年代美国首先应用于宇航工业，后来逐渐转为民用，现已成为很庞大的产业，在美国、日本、德国等发达国家都有磁性液体公司，全球每年要生产磁性液体器件数百万吨。

磁性液体中的磁性微粒必须非常小，以致在基液中呈现混乱的布朗运动，这种热运动足以抵消重力的沉降作用以及削弱粒子间电、磁的相互凝聚作用，在重力和电、磁场的作用下能稳定存在，不产生沉淀和凝聚。

磁性微粒和基液浑成一体，从而使磁性液体既具有普通磁性材料的磁性，同时又具有液体的流动性，因此具有许多独特的性质。

磁性液体是由强磁性微粒、基液以及表面活性剂三部分组成。

为了得到稳定的磁性液体，强磁性微粒必须足够小，如对铁来说，微粒直径要小于3纳米；对Fe3O4来说，直径不能大于10纳米。

制备纳米微粒的方法很多，我们采用化学共沉淀技术制备直径10纳米左右、分布均匀的Fe3O4微粒。

化学共沉淀技术具有操作简便、成本低，对设备要求不高等优点。

选择合适的表面活性剂是制备磁性液体的关键。

表面活性剂包覆在微粒表面，具有以下作用：1. 防止磁性颗粒的氧化；2. 克服范德瓦尔斯力所造成的颗粒凝聚；3. 削弱静磁吸引力；4. 改变磁性颗粒表面的性质，使颗粒和基液浑成一体。

对表面活性剂总的要求是，活性剂的一端能吸附于微粒表面，形成很强的化学键，另一端能与基液溶剂化。

不同基液的磁性液体要选择不同的表面活性剂，有时甚至需要两种以上的表面活性剂。

南京大学从八十年代开始进行磁性液体的研制工作，在强磁性微粒的制备，表面活性剂的选择等方面积累了丰富的经验。

现已能制备出高质量的水基、煤油基和邻苯二甲酸二异辛脂基磁性液体。

二、磁性液体的性质由于磁性液体同时具有磁性和流动性，因此具有许多独特的磁学、流体力学、光学和声学特性。

磁性液体表现为超顺磁性，本征矫顽力为零，没有剩磁；在外磁场下，磁性液体被磁化，满足修正的伯努利方程。

什么是磁液磁液是一种稳定的、磁性的微粒悬浮在液态载体中的胶状物质。

其微粒的平均大小约在100A，外面被一种稳定的分散剂（表面活性剂）所包裹。

这种分散剂会防止微粒即使在强磁场下也不会凝聚成团。

在没有磁场的情况下，微粒的磁矩是随机分布的，磁液没有剩磁。

当把磁场加到磁液上时，微粒的磁矩立即沿着磁力线方向排列，这样磁液的磁响应会随着所加磁场的变化而立即变化。

当所加磁场消失之后，磁矩又马上随机化了。

磁液属于一种被定义为寄生磁性的物质。

物理特性磁液有三个主要物理特性：饱和磁化强度、粘度及挥发性。

饱和磁化强度：取决于悬浮的磁性材料的性质及其体积。

悬浮磁性材料量越多，其饱和磁化强度越大。

扬声器所用的磁液的饱和磁化强度值从75~400高斯。

与铁（饱和磁化强度，17,000高斯）相比，磁液是弱磁物质。

粘度：流动阻力的量度。

粘度定义为粘性切变应力与切变速度之比，以厘泊（CP）为计量单位。

扬声器所用的磁液的粘度范围为25-10,000CP（27℃），然而常用的粘度值范围要窄得多：100-2,000CP。

挥发性：有几个因素影响扬声器中磁液的挥发率:1)载体的挥发速度，2)磁液的平均温度，3)暴露的表面面积，4)磁液的量。

1) 挥发速度：表达方式从每平方厘米表面面积,每秒钟所损失重量的百分比或者失去的材料(克数)。

在175℃时音响用的磁液的挥发速度从1.0到8.5×10-7克/厘米2·秒2）平均温度：在气隙中的磁液有一个温度梯度，在靠近音圈处温度最高，而靠近华司（上夹板）和T铁柱处温度最低。

一个扬声器音圈温度150℃，华司/柱温度80℃，其平均温度就是115℃。

3）和4）表面面积和磁液量：这项因素由气隙的物理尺寸所决定。

影响磁液性能的其他特性有：初始导磁率，热膨胀系数，磨擦系数，止流点，密度，导热率，导电率和表面张力。

这里所讨论的磁液物理特性归纳在表一中。

扬声器使用磁液的优点磁液留在磁间隙中，并完全充满音圈内径与T铁、以及音圈外径与华司（上夹板）之间的空间。

磁流体及其应用【大比特导读】对新型特殊的功能材料—磁流体的发展历程、分类、理化特性、制备方法作了简单描述，对其应用领域进行了较详细地介绍。

1 前言磁性吸引力，当外加磁场作用时，表现出磁性。

磁流体由纳米磁性颗粒、基液和表面活性剂组成。

它是把纳米数量级（10纳米以下）（用过滤方法把粗颗粒去掉）的磁性固体颗粒包裹一层长链的表面活性剂，均匀地分散在基液（也叫媒体）中形成的一种均匀稳定的胶体溶液。

一般常用Fe3O4、Fe2O3、Ni、Co等作为磁性颗粒，以水、有机溶剂(NaOH)、油等作为基液，以油酸（油酸钠溶液）等作为活性剂防止团聚，即可生成黑色的、分散质粒子的直径在5.5~36nm的磁流体。

由于磁性颗粒很小，表面又有活性剂，故磁流体中每一颗粒都是分离的，而且能抵抗颗粒间的相互吸引力不使它们凝聚。

它们在热布朗运动下，能稳定地悬浮在载体中，在正常情况下，它是稳定的，这表示，它在极强的磁场下，它内部的颗粒也不凝聚，也不会沉淀。

由于磁流体具有液体的流动性和固体磁性材料的磁性，使得磁流体呈现出许多特殊的磁、光、电现象，如法拉第效应、双折射效应和线二向色性等。

这些性质在光调制、光开关、光隔离器和传感器等领域有着重要的应用前景。

2 发展历程1832年法拉第首次提出有关磁流体力学问题。

他根据海水切割地球磁场产生电动势的想法，测量泰晤士河两岸间的电位差，希望测出流速，但因河水电阻大、地球磁场弱和测量技术差，未达到目的。

1937年哈特曼根据法拉第的想法，对水银在磁场中的流动进行了定量实验，并成功地提出粘性不可压缩磁流体力学流动（即哈特曼流动）的理论计算方法。

1940~1948年阿尔文提出带电单粒子在磁场中运动轨道的“引导中心”理论、磁冻结定理、磁流体动力学波（即阿尔文波）和太阳黑子理论，1949年他在《宇宙动力学》一书中集中讨论了他的主要工作，推动了磁流体力学的发展。

1950年伦德奎斯特首次探讨了利用磁场来保存等离子体的所谓磁约束问题，即磁流体静力学问题。

|科学探奇|◎编辑|刘相龙正受到各国科研人员的广泛关注。

研究计划局宣布了一项名为海底磁流体动力泵原理的项目。

其目的是生产出效率与传统叶轮泵相当、可靠性超过传统叶轮泵，且噪音极低的新型磁流体动力泵。

磁性液体也称磁流体，是一种新型的功能材料。

磁性液体既具有液体的流动性，又具有固体磁性材料的磁性，就宛如流动的“磁铁”一样，是材料科学领域的新宠，具有广阔的发展前景。

制备“带有磁性的液体”这一思想，最早可以追溯到18世纪40年代，当时有科学家提出构想，试图将铁屑分散悬浮在水溶液中，尽管最终未有成效，但这一想法开辟了人类对磁性液体制备的先河。

1832年，法拉第首次提出有关磁流体力学问题，以流体力学和电动力学为基础，把流场方程和电磁场方程联立起来，探索磁流体与电磁感应之间的关系。

此后，磁流体力学作为电磁学的一个分支迅速发展。

20世纪60年代初，美国航空航天局在饱受引擎燃烧稳定性这如果你曾看过电影《毒液》，想必一定会对电影中充满科技感的场景印象深刻：不断流动的“毒液”，就像四处喷涌的黑色触手，向着指定的方向一直延伸，给人强烈的视觉震撼。

艺术源于生活。

现如今，在现实世界中，有一种和电影中的“毒液”一样神奇的材料，正受到各国科研人员的广泛关注。

它们既可以像液体一样自由流动，又能够被磁场控制进行定向移动，这就是磁性液体。

———————————————磁性液体从科幻走进现实———————————————早在40年前，曾有军事小说家描绘过一艘人类理想中的完美潜艇，它没有螺旋桨却安装了“履带系统”，即超导磁性压水式推进器，可以让潜艇在高速行进的同时，把噪音降低到几乎无法侦测的程度，成为名副其实的“深海黑洞”。

40年后，曾经的科幻场景正在走进现实。

近期，美国国防高级一阻碍登月的问题困扰时，机械工程师帕佩尔通过将磁铁矿放在含有油酸的有机相中进行长时间粉碎，最终成功制备出了稳定的铁磁流体，并在电磁场的帮助下泵送了火箭燃料，实现了磁液制备技术的重大突破。