新型納米功能材料：磁性液體密封技術(shù)

生活中，磁鐵司空見慣，它是一種具有磁性的固體。通常見到的傳統(tǒng)磁體如氧化物、合金，都是以離子或者金屬原子為基礎(chǔ)連接在一起形成的固體材料。不過，有沒有液體形態(tài)的磁性呢？

答案是有的。磁性液體是一種新型的納米功能材料，由表面活性劑、納米磁性顆粒和基載液組成。它是一種膠體溶液，即使在磁場(chǎng)、電場(chǎng)的作用下也能夠長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。其具有液體的流動(dòng)性和固體材料的磁性，將液體的流動(dòng)性和固體的磁性統(tǒng)一在一種物質(zhì)中，給整機(jī)和元器件的應(yīng)用帶來了可能。

與傳統(tǒng)固態(tài)磁鐵相比，新型液態(tài)磁鐵更加靈活多變，在室溫下即可轉(zhuǎn)變，更有利于開發(fā)潛在用途，比如在磁性液體密封技術(shù)上的應(yīng)用。

清華大學(xué)機(jī)械工程系長(zhǎng)聘教授、北京交通大學(xué)講座教授李德才認(rèn)為，磁性液體密封技術(shù)是一種新型的密封技術(shù)，它是由磁性磁體、極靴和導(dǎo)磁性的轉(zhuǎn)軸組成。將磁性液體注入到極靴和軸之間的密封間隙內(nèi)，在磁場(chǎng)的作用下，磁性液體形成一道道的液體O型圈，從而起到密封作用。它的泄漏率小于 10-12帕立方米每秒，通常認(rèn)為是零泄漏。另外，它突出的優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)壽命、高可靠性。

經(jīng)過多年的研究攻關(guān)。我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)研制出耐低溫的磁性液體，使得磁性液體密封的扭矩在低溫下不至于增加很大。另外，在復(fù)雜工況下磁性液體密封中，還創(chuàng)新性地發(fā)明了磁性液體往復(fù)密封的一些理論和應(yīng)用。截至目前，科研團(tuán)隊(duì)研制出了七種磁性液體，生產(chǎn)了上萬件磁性液體密封設(shè)備，在國(guó)內(nèi)機(jī)械、化工等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

磁性液體密封技術(shù)還能有效解決傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域密封介質(zhì)跑冒滴漏問題，且具有安全環(huán)保無污染的特性

對(duì)于這種新型材料的用途，專家認(rèn)為，還可通過全液相3D打印和模塑成型等技術(shù)，制造磁控液態(tài)機(jī)器人、磁控液態(tài)微反應(yīng)器、磁控可編程液態(tài)信息存儲(chǔ)器件等，并推動(dòng)新型磁材料表征技術(shù)，如極化中子磁成像、X射線相干散射顯微成像等高端技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。

不過，目前這類型液態(tài)磁鐵也存在缺點(diǎn)，如液滴磁場(chǎng)強(qiáng)度弱、磁極容易偏轉(zhuǎn)、界面粒子層穩(wěn)定性差等，所以在未來仍有諸多理論需要探索完善，還可能探索基于鐵、鈷、鎳等不同金屬或其氧化物的新型磁性納米材料。

中國(guó)科協(xié)科普部

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