磁流體

磁流體（Magnetic   liquid）它是一種新型功能材料，主要由磁性顆粒組成、基液和表面活性劑。與普通溶液不同，磁流體是納米磁性固體顆粒在特定表面活性劑的作用下均勻分散在基液中并與基液混合形成的固液混合膠體溶液。磁流體在磁場(chǎng)、在重力場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下，能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定狀態(tài)，不沉淀，不分離，不滯后、表現(xiàn)出超順磁性。

磁流體”這個(gè)概念很早就提出來了1778年，英國(guó)學(xué)者戈萬(wàn)·奈特（地址Gowan Kinght）準(zhǔn)備磁流體的嘗試不成功。1832年，英國(guó)物理學(xué)家邁克爾·法拉第（Michael   Faraday）提出了現(xiàn)代磁流體的概念和問題，推動(dòng)了磁流體研究的發(fā)展。20世紀(jì)30年代，磁流體的研究取得了長(zhǎng)期持續(xù)的發(fā)展，產(chǎn)生了許多新的理論和技術(shù)方法。20世紀(jì)60年代，科學(xué)家開始研究現(xiàn)代廣泛使用的磁流體的制備和應(yīng)用。自20世紀(jì)70年代以來，磁流體已逐漸轉(zhuǎn)入民用并取得了不斷的發(fā)展。此后，磁流體的理論研究、制備技術(shù)和前沿應(yīng)用取得突破和發(fā)展。

磁流體可以有多種分類方式，其中磁性顆粒的磁性直接決定了磁流體的磁性能，根據(jù)其性質(zhì)的不同，磁流體可以分為鐵氧體磁流體、金屬磁流體、鐵磁氮化物流體和摻雜磁性流體。制備磁流體的方法有多種，如制備鐵氧體磁流體的化學(xué)共沉淀法；真空蒸發(fā)制備金屬磁流體；等離子體CVD法用于制備氮化鐵磁流體等。磁流體既有固體物質(zhì)的磁性，又有液體物質(zhì)的流動(dòng)性，還有光、熱、磁性和其他特殊性能，其應(yīng)用已涉及密封、研磨、傳感器、潤(rùn)滑、阻尼減振、礦物篩選、油水分離、藥品定位及治療、固定化酶、揚(yáng)聲器設(shè)備等方向。

穩(wěn)定性

磁流體是磁性納米粒子與基液混合得到的固液膠體溶液，其穩(wěn)定性主要包括膠體（懸浮液）穩(wěn)定性、成分穩(wěn)定性和界面穩(wěn)定性：膠體穩(wěn)定性是指在磁性流體中，微小顆粒可以通過布朗運(yùn)動(dòng)保持分散狀態(tài)，避免因重力而沉淀而較大顆粒的體積與勢(shì)能成正比，容易發(fā)生沉淀因此，在制備磁流體時(shí)，通常需要加入表面活性劑，通過它們的振蕩來防止顆粒之間的聚集；組合物的穩(wěn)定性是指基液的蒸發(fā)為了保持磁流體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須減少基液的蒸發(fā)以防止流體成分的不穩(wěn)定性；前兩者主要是磁流體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而界面穩(wěn)定性包括磁流體與其他液體接觸時(shí)可能發(fā)生的兩種液相的混合問題，是指磁流體界面在混合發(fā)生時(shí)保持穩(wěn)定的能力。

磁化特性

磁流體的磁化特性是在外磁場(chǎng)的影響下，隨著外磁場(chǎng)的增大，磁流體的磁化強(qiáng)度逐漸趨于飽和；但隨著外磁場(chǎng)的減弱，磁流體的磁化強(qiáng)度會(huì)逐漸降低，不存在磁滯現(xiàn)象外磁場(chǎng)對(duì)磁流體中磁性納米粒子的作用力主要是體積力。

磁流體的磁化特性表現(xiàn)在很多方面。通常磁流體中固體磁性顆粒的尺寸在10納米左右，均在單磁疇結(jié)構(gòu)的尺寸范圍內(nèi)，處于飽和磁化狀態(tài)而當(dāng)沒有外加磁場(chǎng)時(shí)，粒子的磁矩方向由于熱運(yùn)動(dòng)而無序，整個(gè)磁流體對(duì)外界沒有磁性。然而，一旦受到外部磁場(chǎng)的影響，磁性顆粒的磁矩就會(huì)迅速轉(zhuǎn)向外部磁場(chǎng)的方向，這使得磁流體表現(xiàn)出一定的宏觀磁化。

磁流體的磁化特性在于其磁化的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。隨著外加磁場(chǎng)的增強(qiáng)，磁性粒子的磁矩取向趨于一致，這使得整個(gè)磁流體的磁化強(qiáng)度接近飽和然而，由于熱運(yùn)動(dòng)的影響，磁性顆粒的磁矩取向很難與施加的磁場(chǎng)方向完全一致，因此即使在強(qiáng)施加磁場(chǎng)下，磁性流體的磁化也很難達(dá)到完全飽和。當(dāng)去除外磁場(chǎng)時(shí)，磁性顆粒的磁矩恢復(fù)到混沌狀態(tài)，導(dǎo)致宏觀磁性幾乎消失，沒有磁滯現(xiàn)象，這使得磁流體在磁化和退磁過程中表現(xiàn)出超順磁性。

磁熱效應(yīng)

溫度特性：磁流體的溫度特性是其磁化強(qiáng)度隨溫度成反比變化。當(dāng)溫度逐漸升高到一定溫度，即所謂的居里點(diǎn)時(shí)，磁流體的磁性逐漸減弱并最終消失；隨著溫度的逐漸降低，磁流體的磁性逐漸恢復(fù)到原始狀態(tài)。

磁熱特性：磁流體還表現(xiàn)出磁熱特性，即當(dāng)外界磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，磁流體的溫度也發(fā)生變化。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)，磁流體被加熱，但當(dāng)它離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，磁流體將逐漸冷卻。

熱磁對(duì)流：當(dāng)磁流體置于溫度場(chǎng)和磁場(chǎng)下時(shí)，由于溫度的差異，磁流體的磁化強(qiáng)度不同，因此力是不平衡的在低溫下，磁流體的磁化效果更明顯，磁場(chǎng)的作用力也更大因此，磁性流體在磁場(chǎng)力和流體浮力的共同作用下流動(dòng)，形成熱磁對(duì)流現(xiàn)象，其作用遠(yuǎn)大于自然對(duì)流。

粘度特性

在沒有外部磁場(chǎng)的情況下，磁性流體表現(xiàn)為普通流體（牛頓流體）由于磁性顆粒的存在，磁流體的粘度遠(yuǎn)大于基液的粘度，并且隨著磁性顆粒體積分?jǐn)?shù)和尺寸的增大而增大。當(dāng)基液不變時(shí)，磁流體的粘度隨著外磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加，最終達(dá)到最大值并趨于穩(wěn)定；當(dāng)濃度一定時(shí)，磁流體的粘度主要受溫度影響，隨著溫度的升高而降低。

流變性

在磁場(chǎng)的作用下，磁性液體具有良好的流變性。例如，在外部磁場(chǎng)的作用下，磁流體液滴沿著磁場(chǎng)方向拉伸，磁流體表面沿著磁場(chǎng)方向產(chǎn)生針狀表面；在均勻橫向磁場(chǎng)中，磁性液體以無序流動(dòng)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，磁性液體會(huì)出現(xiàn)渦流等現(xiàn)象，磁流體的流變性可控，使用過程中穩(wěn)定可靠。此外，磁流體中的固體顆粒處于高度精細(xì)分散狀態(tài)，沒有明顯的結(jié)構(gòu)懸浮特征，即在初始流動(dòng)時(shí)沒有明顯的屈服應(yīng)力，剪切變形的可恢復(fù)成分較低。

表面特性

表面變形：一定體積的磁流體的平衡形狀是由磁力決定的、由重力和毛細(xì)力之間的平衡決定。當(dāng)對(duì)磁性流體施加均勻的外部磁場(chǎng)時(shí)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)，磁性流體的界面形狀將發(fā)生變化，其體積傾向于在磁場(chǎng)方向上拉伸，磁性流體液滴將從最初的圓形變?yōu)闄E圓形，再?gòu)臋E圓形變?yōu)楹駰l狀，從而導(dǎo)致表面變形。

法向不穩(wěn)定：當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度緩慢增加，磁性流體的磁化強(qiáng)度達(dá)到臨界值時(shí)，磁性流體的表面將不再光滑，而是會(huì)出現(xiàn)波峰和波谷，這與磁場(chǎng)的強(qiáng)度和分布有關(guān)。當(dāng)垂直于紙張表面的薄磁流體層在法線方向上施加強(qiáng)外部磁場(chǎng)時(shí)，水平面變得不穩(wěn)定，并且沿著液體層形成周期性的梳狀表面，這增加了磁場(chǎng)強(qiáng)度和齒的長(zhǎng)度。

蒸發(fā)特性

磁流體的壽命主要取決于基液和表面分散劑的蒸發(fā)速率和飽和蒸汽壓。為了獲得長(zhǎng)壽命的磁流體，必須選擇低蒸發(fā)率、低蒸汽壓的基液和表面分散劑，如聚苯醚基磁流體，蒸發(fā)率低，使用壽命長(zhǎng)。蒸發(fā)率或飽和蒸氣壓通常用來表示磁流體的蒸發(fā)率。壓力不變，溫度高時(shí)，蒸發(fā)量大；在相同溫度下，飽和蒸汽壓高的磁流體蒸發(fā)量大。

磁浮效應(yīng)

磁流體中的磁懸浮效應(yīng)是指在梯度磁場(chǎng)中，磁流體中的浸沒物體除了像普通液體一樣受到磁流體的浮力作用外，還受到磁流體在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的磁懸浮力。其原理是磁流體的表觀密度會(huì)隨著外磁場(chǎng)的變化而變化，因此可以通過施加不同的外磁場(chǎng)來懸浮不同密度的物質(zhì)。

聲學(xué)特性

通常磁流體的粘度比較大，當(dāng)聲波在其中傳播時(shí)，會(huì)迅速衰減，即磁流體具有特殊的聲學(xué)性質(zhì)。磁流體的聲學(xué)特性在受到微觀結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境因素的影響時(shí)會(huì)發(fā)生變化，因此可以使用聲學(xué)方法來測(cè)量磁流體的性能。此外，磁流體的聲學(xué)特性是在電磁能量中-聲能轉(zhuǎn)換器和超聲波裂紋檢測(cè)也有一定的應(yīng)用。在自然狀態(tài)下，磁性流體具有各向同性的聲學(xué)性質(zhì)，但當(dāng)其受到外部磁場(chǎng)作用時(shí)，其聲學(xué)性質(zhì)與外部磁場(chǎng)的方向密切相關(guān)無論是聲波在磁流體中的傳播速度還是衰減系數(shù)，都明顯不同于沿外磁場(chǎng)方向的其他方向，即此時(shí)磁流體的聲學(xué)性質(zhì)是各向異性的。除此之外，溫度、基液粘度、固體磁性顆粒的濃度也會(huì)影響聲波在磁流體中的傳播。

光學(xué)特性

磁流體是一種特殊的功能材料，具有液體流動(dòng)性和磁性物質(zhì)的特性，因此表現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)特性。正常情況下，磁流體在沒有外部磁場(chǎng)時(shí)是不透明的，但當(dāng)其厚度低于200微米時(shí)，光可以通過。當(dāng)沒有外磁場(chǎng)時(shí)，磁流體中的磁性粒子均勻分布，表現(xiàn)出各向同性的光學(xué)性質(zhì)。然而，在外磁場(chǎng)的作用下，由于磁流體的團(tuán)簇現(xiàn)象，其光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出各向異性，包括熱鏡效應(yīng)、二色性和磁光效應(yīng)等。磁流體的磁光效應(yīng)是指光在外磁場(chǎng)作用下通過磁流體薄膜時(shí)受到的影響，包括雙折射效應(yīng)、旋光效應(yīng)、磁分離效應(yīng)和光傳輸特性等。

磁流體是由磁性粒子組成的（固相）基液（液相，也叫載液、基載液）和表面活性劑（液相）超穩(wěn)定膠體溶液由三部分組成，它們之間的關(guān)系如下圖所示。通過使用表面活性劑，固體磁性顆?？梢跃鶆虻胤稚⒃诨褐?，從而形成膠體分散體系，即磁流體，其性質(zhì)由這三種組分決定。因?yàn)椴煌拇判粤黧w對(duì)應(yīng)于磁性粒子、不同的基液和表面活性劑有不同的制備工藝，所以磁流體種類繁多，制備方法也不同。

磁性微粒

磁流體中的磁性顆粒也稱為分散相，具有鐵磁性，其尺寸約為10納米。磁流體的磁性來自這些鐵磁性顆粒，它們的特性和含量在很大程度上決定了磁流體的磁性。固體磁性顆粒在基液中進(jìn)行布朗運(yùn)動(dòng)，因此這些顆?？梢缘窒亓Φ挠绊?，從而懸浮在基液中一般來說，每升磁流體中有超過1020個(gè)固體磁性顆粒。用于制備磁流體磁性顆粒的元素和材料通常包括赤鐵礦（γ-Fe2O3）MeFe2O4（Me=Co、Mn、Ni等）鐵磁礦石 （Fe3O4）Ni、Co、Fe、Fe-Co、Ni-Fe合金等材料。這些材料的飽和磁化強(qiáng)度按此順序增加，而相應(yīng)磁性流體的穩(wěn)定性降低。

基液

基液在磁流體中稱為分散介質(zhì)，使磁流體具有液態(tài)物質(zhì)的流動(dòng)性。通常，基液占磁流體的70%以上，不容易蒸發(fā)、粘度低、穩(wěn)定性高等特性。磁流體的性質(zhì)主要取決于基液，所以在選擇磁流體時(shí)要充分考慮基液的性質(zhì)?；河泻芏喾N，包括極性和非極性，也可分為有機(jī)基、水基和金屬基。通常根據(jù)磁流體的用途選擇基液，可以選擇無機(jī)溶劑（水）碳?xì)浠衔铮ê铣蓜?a href="http://www.wuhan-finance.org.cn/doc-view-7738.html" target="_blank">石油、脂合成劑等）有機(jī)溶劑（二甲苯、甲苯、庚烷等），也可以選擇聚苯醚、聚二醇、氟聚醚、芳香烴等。

表面活性劑

表面活性劑也稱為穩(wěn)定劑或分散劑，用于包覆單個(gè)磁性顆粒以使它們彼此分離，從而使它們均勻分散和懸浮在基礎(chǔ)溶液中，吸附在固體磁性顆粒表面的表面活性劑形成一層“彈性層”以避免顆粒的相互聚集并確保磁流體的穩(wěn)定性。

表面活性劑的分子是長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，一端親水，另一端疏水。親水端是極性官能團(tuán)，與基礎(chǔ)溶液相容；疏水端為非極性烴鏈，與基液不相容，但能吸附固體磁性顆粒它能適應(yīng)基液的某些性質(zhì)和某些磁性粒子的界面要求。在磁流體中，表面活性劑的存在使固體磁性顆粒因布朗運(yùn)動(dòng)而無法碰撞和沉降，成為穩(wěn)定的膠體溶液，其穩(wěn)定性通常由表面活性劑的類型及其在磁流體中的含量決定。

為確保在磁場(chǎng)、在磁場(chǎng)梯度或重力場(chǎng)下保持穩(wěn)定，通常要求磁流體中納米磁性顆粒的粒徑小于10 nm。因?yàn)榧{米顆粒的粒徑、表面活性劑和穩(wěn)定性有嚴(yán)格的要求，因此磁流體的制備技術(shù)尤為關(guān)鍵。有許多方法來制備磁性流體，包括機(jī)械球磨、熱分解法、共沉淀法、氧化沉淀法、蒸發(fā)冷凝法、膠溶法、水溶液吸附-有機(jī)相分散法、電解法、真空蒸鍍法、等離子體法、氣相液相反應(yīng)法等。雖然制備方法很多，但根據(jù)磁流體中所含納米磁性顆粒的類型，主要可分為鐵氧體體系、金屬系、氮化鐵系三類。

鐵氧體磁流體的制備

鐵氧體磁流體的磁性顆粒選用Fe3O4、γ-Fe2O3、CoFe2O4等，其常見的制備方法是機(jī)械粉碎（球磨法）化學(xué)共沉淀法和微乳液法等。

機(jī)械粉碎法（球磨法）

機(jī)械粉碎法（球磨法）適用于氧化鐵（Fe3O4、Fe2O3等）是磁性粒子的磁流體制備其原理是將微米級(jí)的磁鐵礦粉與基液和表面活性劑混合，放入球磨機(jī)中長(zhǎng)時(shí)間研磨，得到納米級(jí)的磁性顆粒。這種方法耗時(shí)長(zhǎng)效率低成本高，已逐漸被更快更簡(jiǎn)單的方法取代然而，通過這種方法獲得的粒徑分布很廣，幾乎可以與任何基液和表面活性劑混合以制成流體，并且通過這種方法制備的磁性顆粒的表面氧化程度低于通過化學(xué)共沉淀法制備的磁性顆粒。

化學(xué)共沉淀法

化學(xué)共沉淀法是最廣泛使用的方法，其基本反應(yīng)原理如下：將Fe2和Fe3溶液混合，加入堿性物質(zhì)進(jìn)行沉淀反應(yīng)，制備Fe3O4顆粒然后將粒子和表面活性劑的基液加熱吸附表面活性劑，最終得到磁流體?；瘜W(xué)共沉淀法制備磁流體簡(jiǎn)單易行、原料便宜、設(shè)備簡(jiǎn)單、效率高，制備的磁流體顆粒細(xì)小、均勻且飽和磁化強(qiáng)度高，但這種方法對(duì)操作條件的控制要求非常嚴(yán)格，制備的Fe3O4粒徑較寬。

微乳法

微乳液法需要兩種微乳液，一種是金屬鹽溶液或金屬鹽的混合物，另一種是堿性水溶液將它們按一定比例混合，然后用表面活性劑分散，可以得到粒徑小分散性好的磁流體。這種方法的缺點(diǎn)是在制備過程中，所用的表面活性劑可能與特定應(yīng)用所需的基液不相容，因此需要使用一種與基液相容的表面活性劑或使用兩種表面活性劑。

金屬磁流體的制備

金屬基磁流體的常用制備方法是熱分解法、真空蒸鍍法等。

熱分解法

熱分解法是利用羧基金屬絡(luò)合物在加熱條件下會(huì)生成納米金屬粒子的原理，在高溫下表面活性劑吸附在粒子表面后，納米粒子會(huì)均勻穩(wěn)定地分散在基液中來制備金屬磁流體。因此，可以通過在基液中混合表面活性劑和羧基金屬絡(luò)合物并在密閉容器中加熱來制備類金屬磁流體其穩(wěn)定性與表面活性劑相似、金屬顆粒和基液的比例是相關(guān)的。該方法工藝簡(jiǎn)單、高磁化低能耗，且粒徑一般為3~5納米，但所用原料有毒，產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w，有一定危險(xiǎn)性。

真空蒸鍍法

真空蒸發(fā)法是在真空條件下將金屬加熱成氣態(tài)，迅速冷卻形成小顆粒，這些小顆粒被表面活性劑包裹，然后分散在基液中形成磁流體。真空蒸發(fā)法制備的磁流體磁飽和強(qiáng)度可達(dá)1000Gs以上，遠(yuǎn)高于鐵氧體磁流體，但穩(wěn)定性差，應(yīng)用受到限制。

氮化鐵磁流體的制備

鐵磁性氮化物流體比金屬磁性流體具有更高的磁飽和強(qiáng)度、更好的穩(wěn)定性和耐腐蝕性，它是20世紀(jì)90年代問世的一種新型納米磁流體功能材料，其常用的制備方法是等離子體CVD、氣相-液相反應(yīng)法和等離子體活化法等。

 等離子體CVD方法

等離子體CVD方法的主要原理是將惰性氣體混合到等離子體CVD反應(yīng)器中、氮?dú)狻e(CO)5蒸汽混合，鐵由等離子體激發(fā)(CO)5分解為鐵原子并與等離子體中的氮反應(yīng)生成氮化鐵顆粒，其粒徑一般為2-10納米。容器底部的液體將在內(nèi)容器壁上形成一層薄膜，反應(yīng)產(chǎn)生的氮化鐵顆粒將被薄膜捕獲并均勻分散在容器底部的載液中，形成氮化鐵磁流體。

氣相-液相反應(yīng)法

氣相-液相反應(yīng)法的基本原理是在加入羰基鐵和氨基表面活性劑的煤油中通入氨氣，通過化學(xué)反應(yīng)得到中間體氨基羰基鐵，然后通過高溫加熱分解制備氮化鐵磁流體。該方法制備的氨基磁流體飽和磁化強(qiáng)度很高，達(dá)到1700Gs，具有廣闊的應(yīng)用前景。

等離子體活化法

等離子體活化法是在氣相中進(jìn)行的-液相反應(yīng)法是在制備氮化鐵磁流體的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，其基本原理是氨分子和鐵混合(CO)5分子被完全激活，中性氨分子被電離并激活成氮的離子態(tài)，然后迅速與Fe反應(yīng)(CO)5以產(chǎn)生納米尺寸的氮化鐵顆粒。氮化鐵顆粒被表面活性劑包裹并分散在基液中制備氮化鐵磁流體這種方法類似于氣相-與液相反應(yīng)法相比，反應(yīng)時(shí)間可大大縮短，制備的磁流體粘度低、良好的流動(dòng)性等優(yōu)秀指標(biāo)。

磁流體的主要性能指標(biāo)主要包括飽和磁化強(qiáng)度、粘度、磁性顆粒直徑和揮發(fā)損失等。

飽和磁化強(qiáng)度

磁流體在外磁場(chǎng)作用下的磁化程度，即所能達(dá)到的最大磁化強(qiáng)度稱為飽和磁化強(qiáng)度，單位為Gs或t 它是磁流體應(yīng)用技術(shù)中最重要的參數(shù)由于磁流體中磁性顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度的影響，飽和磁化強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的升高而降低。當(dāng)達(dá)到飽和磁化強(qiáng)度時(shí)，隨著外磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，磁性納米顆粒在磁流體中形成的鏈狀結(jié)構(gòu)保持相對(duì)恒定，不會(huì)再發(fā)生明顯變化。一般來說，飽和磁化強(qiáng)度的范圍從500 GS到3000 GS（05~0.3T）這一參數(shù)可以通過改進(jìn)磁流體的制備工藝來提高。

粘度

粘度代表磁流體的流動(dòng)特性，單位為cP粘度會(huì)對(duì)磁流體的應(yīng)用產(chǎn)生很大影響，尤其是將磁流體填充到微小結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。磁流體的粘度主要取決于用于制備磁流體的基液和磁性顆粒同時(shí)，外界的溫度和磁場(chǎng)也會(huì)影響磁流體的粘度在單因素條件下，粘度會(huì)隨著外磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加而增加，表現(xiàn)出非牛頓流體的特征。同時(shí)，磁流體的粘度隨著溫度的升高而降低，在單因素條件下，呈粘性-溫度關(guān)系符合Arrenius公式。

磁性顆粒直徑

磁性顆粒的直徑表示磁性流體中磁性顆粒的厚度，單位為nm，它影響四大效應(yīng)（小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧穿效應(yīng)）基本因素也影響著磁流體的穩(wěn)定性、磁飽和強(qiáng)度、熱力學(xué)性能和其他重要因素，顆粒直徑通常小于10納米一般來說，磁性顆粒直徑越小，磁流體性能越好，越有利于實(shí)際應(yīng)用。

揮發(fā)損失量

磁流體的揮發(fā)損失是指磁流體在一定時(shí)間內(nèi)由于揮發(fā)而損失的質(zhì)量或體積，是磁流體揮發(fā)性的一個(gè)指標(biāo)，單位為g/cm2·h（通常在80℃下測(cè)量）它與磁流體的壽命和蒸汽壓密切相關(guān)，主要由基液的性能決定。

其他指標(biāo)

此外，磁流體還有很多性能參數(shù)，比如比重、表面張力、導(dǎo)熱系數(shù)、溫度特性、頻率特性、超導(dǎo)性能、磁化率、復(fù)合磁化率、耐蝕性、各相異性、磁共振性能、磁性馳豫時(shí)間、流體動(dòng)力學(xué)性能、流變性能等，在不同的應(yīng)用中發(fā)揮交叉作用。

磁流體是一種新型的液體功能材料，既有固體材料的磁性，又有液體材料的流動(dòng)性，還有光、熱、磁性等特殊性能，具有很高的開發(fā)價(jià)值，應(yīng)用領(lǐng)域已涉及航空航天、機(jī)械、電子、能源、化工、冶金、醫(yī)療保健等，并且還在不斷擴(kuò)大。

工程機(jī)械

工程和機(jī)械領(lǐng)域是磁流體最早的應(yīng)用領(lǐng)域、最成熟的領(lǐng)域之一。早在20世紀(jì)70年代，美國(guó)國(guó)家航空航天局工程師Paper首先制備了一種穩(wěn)定的鐵磁流體，然后通過該磁流體成功地解決了航天器和宇航服活動(dòng)部件的真空密封問題、失重狀態(tài)下的液體泵輸送問題引起了廣泛關(guān)注，磁流體的后續(xù)應(yīng)用發(fā)展迅速，涵蓋密封、研磨、傳感器、潤(rùn)滑、阻尼減振等方向。

密封：磁流體密封是一種非接觸式密封技術(shù)通過設(shè)置永磁體和鐵磁極靴，在轉(zhuǎn)軸周圍形成強(qiáng)磁場(chǎng)，并引入磁流體形成“O”o型圈，有效密封氣體、水、油、灰塵和煙霧阻止污染物通過，并具有良好的密封性能、低泄漏率、長(zhǎng)壽命、低污染、低磨損、低發(fā)熱、良好的可修復(fù)性和不定向密封等。

磁流體

研磨：磁流體研磨是一種光整加工技術(shù)，利用磁流體的流動(dòng)性和磁性以及外磁場(chǎng)的作用，使磨料與工件發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到研磨和光整工件表面的目的。該技術(shù)具有處理時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)、自動(dòng)控制、適用于各種材料和曲面、它可以同時(shí)進(jìn)行內(nèi)外研磨，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械和電子工業(yè)領(lǐng)域。

傳感器：基于磁流體的一種或幾種特性，可以設(shè)計(jì)出多種磁流體傳感器，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了多種磁流體傳感和測(cè)量設(shè)備，其中包括磁流體壓差傳感器、磁流體動(dòng)力學(xué)磁場(chǎng)傳感器、磁流體動(dòng)力振動(dòng)傳感器、磁流體加速度傳感器、磁流體液位傳感器、磁流體陀螺儀、磁性流體流量傳感器等。

潤(rùn)滑：磁流體作為一種新型潤(rùn)滑劑，通過外部磁場(chǎng)降低潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)無磨損潤(rùn)滑，并防止外部污染，潤(rùn)滑時(shí)不會(huì)泄漏。這種潤(rùn)滑劑適用于動(dòng)壓潤(rùn)滑的軸頸軸承、推動(dòng)力軸承、在磁場(chǎng)的作用下，表面相互接觸的各種滑動(dòng)座和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能精確地充滿潤(rùn)滑表面，且消耗小而可靠同時(shí)可以節(jié)省泵等輔助設(shè)備，實(shí)現(xiàn)連續(xù)潤(rùn)滑，避免潤(rùn)滑劑不良的問題。

阻尼減震：磁流體具有強(qiáng)磁性和液體流動(dòng)粘性的雙重特性，可用于被動(dòng)減振和主動(dòng)振動(dòng)控制通過使用磁流體阻尼，許多部件不需要表面拋光，從而減少了加工量。與傳統(tǒng)阻尼介質(zhì)相比，磁流體阻尼具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊的優(yōu)點(diǎn)、零磨損、無需外部電源、成本低，安裝簡(jiǎn)單，因此廣泛應(yīng)用于液體阻尼領(lǐng)域。

化工領(lǐng)域

磁流體的密度在磁場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生變化當(dāng)磁流體的密度是兩種待分離物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下密度的平均值時(shí)，一種物質(zhì)下沉，另一種物質(zhì)上浮，從而達(dá)到分離回收的目的?；蛘呃么帕黧w在不均勻外磁場(chǎng)下被強(qiáng)磁場(chǎng)吸引的特性，使磁流體中的非磁性物質(zhì)能浮到低磁場(chǎng)側(cè)，從而進(jìn)行礦物篩選和物質(zhì)分離該方法簡(jiǎn)單可行無噪聲、無污染，這對(duì)于稀貴金屬的分離具有重要意義。

此外，以碳?xì)浠衔餅檩d液的磁流體具有親油和疏水的特性。通過將這種磁流體噴灑在水面上的浮油上，然后在水面上添加一個(gè)具有強(qiáng)磁場(chǎng)的永磁體，油和磁流體的混合物被磁體吸附，從而實(shí)現(xiàn)油水分離這種方法可以回收海面上泄漏的油和乳膠，也可以處理含油水體，具有應(yīng)對(duì)和處理大型油輪事故引起的海面污染事件的潛力。

生物醫(yī)學(xué)

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，磁流體可用于藥物定位和治療、固定化酶、免疫檢測(cè)、基因工程、封閉血管、細(xì)胞分離等場(chǎng)景。例如，藥物被吸附在涂有顆粒的表面活性劑上，磁流體被用作靶向藥物的載體在外磁場(chǎng)的作用下，藥物被精確地導(dǎo)向病變部位并持續(xù)作用于病變部位在毒品之后s作用完成后，磁流體可以通過透析除去，從而避免了藥物的不良反應(yīng)。

電子設(shè)備

通過將少量磁性流體注入普通揚(yáng)聲器音圈的氣隙中，可以顯著提高揚(yáng)聲器的功效。利用磁流體良好的導(dǎo)熱性和減振減摩功能，可以提高揚(yáng)聲器的功率、改善頻率特性、降低材料消耗并延長(zhǎng)其使用壽命。在外磁場(chǎng)的作用下，磁流體保留在氣隙中并向磁路導(dǎo)熱。由于磁流體的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于空氣，因此提高了揚(yáng)聲器的散熱效果，功率可以提高近一倍。同時(shí)，磁性流體被吸附在磁極上，可以自動(dòng)使音圈居中，防止音圈與磁極摩擦，使揚(yáng)聲器振膜平穩(wěn)振動(dòng)具有一定粘度的磁流體還可以阻尼揚(yáng)聲器的共振，從而改善頻率特性。

其他領(lǐng)域

磁流體不僅在這些領(lǐng)域表現(xiàn)出色，在許多其他場(chǎng)景中也有潛在的應(yīng)用。在工業(yè)上，磁流體可用于磁性染色、磁液陀螺、渦輪葉片等的檢查；在國(guó)防中，它可以應(yīng)用于液體聲波接收器、水下吸聲器的可變等級(jí)重接裝置等；在化學(xué)反應(yīng)中，磁流體可以作為載體攜帶催化劑參與反應(yīng)；此外，還可以利用磁流體的磁光效應(yīng)開發(fā)光開關(guān)、磁場(chǎng)敏感器、磁控超聲波器、衰減器和偏振器等新設(shè)備。隨著磁流體基礎(chǔ)理論的深入研究、隨著磁流體制備技術(shù)的不斷提高，更高效便捷的制備方法以及更多種類磁流體的成功開發(fā)，磁流體與其他學(xué)科的交叉應(yīng)用將更加深入，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓寬。