答:磁流体材料是磁性微粒子功能材料。磁性流体是指吸附有表面活性剂的磁性微 粒在机载液中高度弥散分布而形成的稳定胶体体系。顾名思义,磁性流体不仅有强磁性, 还具有液体的流动性。在重力和电磁力的作用下,它能够长期保持稳定,不会出现沉淀或 分层现象。
(1)磁性流体的组成和特点:
磁性流体由磁性微粒、表面活性剂和基载液组成。其磁性微粒有铁氧体、金属和铁的 氧化物等粉末,磁性很小,只有纳米级大小,具有单畴磁性结构,常用的有Fe(α)、Co(α)、 Co(β)、Ni(α)和FeO4等。用于Fe、Co等金属粉的磁化强度高于铁氧体,所以,采用金属 粉末的磁性流体的饱和磁化强度较高。
磁性流体中的磁性微粒表面吸附了一层表面活性剂的长链分子。这些长链分子的一 端吸附在磁性微粒的表面,另一端自由在磁性流体中作热摆动。表面活性剂有油酸、亚油 酸、氟醚酸、硅烷偶联剂和苯氧基十一烷酸等。
基载液是磁性流体体积比例最大的组成部分。基载液是否导电与性能和硫流性的应 用密切相关。基载液常采用水、酯、二酯、硅酸盐酯、碳氢化合物、氟碳化合物、聚苯基醚、 水银等。水银是导电的磁性流体的基载液。
不同的基载液,与其相适应的表面活性剂不同。常用的如下:
①水:适用基载液是水的表面活性剂有不饱和脂肪酸。
②酯及二酯:适应的表面活性剂有油酸、亚油酸、亚麻酸以及其他相应的酯酸。
③碳氢基:适应的表面活性剂有油酸、亚油酸、亚麻酸以及其他非离子界面活性剂。
④氟碳基:适应的表面活性剂有氟醚酸、氟醚磺酸以及它们相应的衍生物,全氟聚异 丙醚等。
⑤硅油基:适应的表面活性剂有苯氧基十一烷酸、邻苯氧基甲酸。
(2)磁性流体的应用:
磁性流体既是液体又是磁体,所以,广泛应用在各个领域,给许多难解决的问题提供 了新的解决途径。其应用的范围如下:
①利用磁流体的性能在磁场中的变化:如利用投射性的变化做成传感器、磁强计;利 用黏度在磁场中的变化做成惯性阻尼器;利用液面在磁砀中的变化做成压力信号发生器、 电流计等。
②利用个别磁场和磁流体作用力:应用最广泛的是磁流体密封,或称磁性动态密封。 磁流体密封性能好、对转轴的表面粗糙度及偏轴转动的要求低、磨损小等。利用磁性流体 在梯度磁场中产生的悬浮效果可制成密度计、加速表等。
③利用磁场控制磁流体的运动:如利用其流动性可制备药物吸收剂、冶癌剂、造影 剂、流量计、控制器等。利用流体的热交换可制成能量交换机、液体金属发电机等。
磁流体的具体应用还很多,而且解决了许多难题。如在扬声器的磁铁和音频线圈的 间隙中注入磁流体,解决了线圈的发热问题,使扬声器能够实现放大功率、高质量,正是大 型音响设备所急需;做成温度传感器,为温度的测量提供了新方法;利用磁场控制磁流体 的运动做成制动器。