文档介绍：磁学应用-磁性流体
发现: 1963年,美国国家航空与航天局的玻帕耳(Papell)首先采用油酸为表面活性剂,把它包覆在超细的Fe3O4微颗粒上(直径约为10纳米),并高度弥散于煤油(基液)中,从而形成一种稳定的胶体体体系。在磁场作用下,磁性颗粒带动着被表面活性剂所包裹着的液体一起运动,因此,好像整个液体具有磁性,于是,取名为磁性液体,ic fluid。
特点:
大小:要求磁性颗粒要足够细小, 脱离磁偶极矩的相互静磁作用。要求10纳米以下,颗粒处于超顺磁状态。
周围有链足够长的高分子包裹,避免团聚。
可以被磁化,又是液体,具有流动性。在静磁场作用下,磁性颗粒将沿着外磁场方向形成一定有序排列的团链簇。
磁学应用-磁性流体
从而使得液体变为各向异性的介质。当光波、声波在其中传布时(如同在各向异性的晶体中传布一样),会产生光的法拉第旋转、双折射效应、二向***以及超声波传布速度与衰减的各向异性。此外,磁性液体在静磁场作用下,介电性质亦会呈现各向异性。
应用:
密封:应用较为广泛,时间较早的应用。
旋转情况下的动态密封
通常用橡胶、塑料、金属制成
的O型密封圈,有磨损,不可靠,
不能用于高真空高转速的场合。
磁性流体:用于真空、封气、封水、
封油,计算机硬盘、航空航天。可靠,
无磨损。
磁学应用-磁性流体
新型润滑
通常润滑剂易损耗、易污染环境。磁性液体中的磁性颗粒尺寸仅为10纳米, 因此,不会损坏轴承,而基液亦可用润滑油, 只要采用合适磁场就可以将磁性润滑油约束在所需的部位。
磁学应用-磁性流体
大功率扬声器
通常场声器中音圈的散热是靠空气帮助,对一定的音圈只能承受一定的功率,过大的功率会烧坏音圈。如在音圈与磁铁间隙处滴入磁性液体,由于液体的导热系数比空气高5-6倍,从而使得在相同条件下功率可以增加1倍。
做阻尼器件
磁性液体具有一定的粘滞性,利用此特
性可以阻尼掉不希望的系统中振荡模式。
例如,步进电机是用来将电脉冲转换为精确
的机械运动,特点是迅速地加速速与减速,
因此,常导致系统呈振荡状态,为了消除振荡而变为平滑的运动,仅需将少量磁性液体注入磁极的间隙中,在磁场作用下磁性液体自然地定位于转动部位。
磁学应用-磁性流体
磁性比重计:磁性液体被磁化后相当于增加一磁压力,以致在磁性液体中的物体将会浮起,好像磁性液体的视在密度随着磁场增加而增大。利用此原理可以设计出磁性液体比重计,磁性液体对不同比重的物体进行比重分离,控制合适的磁场强度可以使低于某密度值的物体上浮,高于此密度的物体下沉,原则上可以用于矿物分离。例如,使高密度的金与低密度的砂石分离,亦可用于城市废料中金属与非金属的分离。
气体传感器
气体传感器是化学传感器的一种。它是利用金属氧化物随周围气氛中气体组成的改变, 电学性能(如电阻)所发生变化来对气体进行检测和定量测定的。
用作气体传感器的微粒粒径为一至几微米,粒子越小, 比表面积越大,则表面与周围接触而发生相互作用越大,从而敏感度越高。
气体传感器
纳米Sn02膜制成的传感器, 它可用作可燃性气体泄漏报警器和湿度传感器。-5。在垂直于基板方向的膜是由Sn02超微粒子高密度沉积而成的大量圆柱体构成,在平行基板方向圆柱间形成细长隧道,因此,这种膜在垂直基板方向电阻很低,平行基板方向电阻非常高。膜在电极间的电阻值受隧道控制。这种膜的电导率与Sn02平均粒径的关系见图
气体传感器
能选择性地检测多种气体,水,
异丙烷和乙醇等。
红外传感器
由金超微粒子沉积在基板上形成的膜可用作红外线传感器。金超微粒子膜的特点是对可见到红外整个范围的光吸收率很高, 当膜的厚度达500g/cm2以上时,可吸收95%的光。大量红外线被金膜吸收后转变成热,内膜与冷接点之间的温差可测出温差电动势, 因此,可制成辐射热测量器。图4—7为金超微粒膜的红外传感器的剖面图。
生物和医学—细胞分离
细胞分离的意义:
孕妇在怀孕8周左右,血液中开始出现胎儿细胞。为判断胎儿是否有遗传缺陷,过去常常采用价格昂贵并对人身有危害的技术,如羊水穿刺等。用纳米微粒很容易将血样中极少量胎儿细胞分离出来,并能难确地判断胎儿细胞是否有遗传缺陷。
癌症的早期诊断一直足医学界急待解决的难题。有人指出,利用纳米微粒进行细胞分离技术很可能在肿瘤早期的血液中检查出癌细胞,实现癌症的早期诊断和治疗。同时他们还正在研究实现用纳米微粒检查血液中的心肌蛋白,以帮助治疗心脏病。
纳米二氧化硅实现细胞分离
制备SiO2纳米微粒,尺寸控制在20nm,结构一般为非晶态。