什么是磁流體簡單介紹
什么是磁流體簡單介紹
磁流體既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性。那么你對磁流體了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于什么是磁流體的內容，希望大家喜歡!
什么是磁流體
磁流體作為一種特殊的功能材料,是把納米數量級(10納米左右)的磁性粒子包裹一層長鏈的表面活性劑，均勻的分散在基液中形成的一種均勻穩定的膠體溶液。磁流體由納米磁性顆粒、基液和表面活性劑組成。一般常用的有Ni、Co等作為磁性顆粒，以水、有機溶劑、油等作為基液，以油酸等作為活性劑防止團聚。由于磁流體具有液體的流動性和固體的磁性，使得磁流體呈現出許多特殊的磁、光、電現象，如法拉第效應、雙折射效應和線二向色性等。這些性質在光調制、光開關、光隔離器和傳感器等領域有著重要的應用前景。
磁流體在磁場的作用下形成豐富的微觀結構，這些微觀結構對光產生不同的影響，能在很大的程度上改變光的透射率和折射率、產生大的法拉第旋轉、磁二向色散性、克爾效應等。磁流體的這種在磁場中的特性可以用在磁光開關、磁光隔離器、磁光調制器、粗波分復用器等。
磁流體力學是結合經典流體力學和電動力學的方法，研究導電流體和磁場相互作用的學科，它包括磁流體靜力學和磁流體動力學兩個分支。
磁流體靜力學研究導電流體在磁場力作用于靜平衡的問題;磁流體動力學研究導電流體與磁場相互作用的動力學或運動規律。磁流體力學通常指磁流體動力學，而磁流體靜力學被看作磁流體動力學的特殊情形。
導電流體有等離子體和液態金屬等。等離子體是電中性電離氣體，含有足夠多的自由帶電粒子，所以它的動力學行為受電磁力支配。宇宙中的物質幾乎全都是等離子體，但對地球來說，除大氣上層的電離層和輻射帶是等離子體外，地球表面附近(除閃電和極光外)一般不存在自然等離子體，但可通過氣體放電、燃燒、電磁激波管、相對論電子束和激光等方法產生人工等離子體。
能應用磁流體力學處理的等離子體溫度范圍頗寬，從磁流體發電的幾千度到受控熱核反應的幾億度量級(還沒有包括固體等離子體)。因此，磁流體力學同物理學的許多分支以及核能、化學、冶金、航天等技術科學都有聯系。
磁流體的制備方法
磁流體制備方法主要有研磨法，解膠法，熱分解法，放電法等。
(1)碾磨法。即把磁性材料和活性劑、載液一起碾磨成極細的顆粒，然后用離心法或磁分離法將大顆粒分離出來，從而得到所需的磁流體。這種方法是最直接的方法，但很難得到300nm以下直徑的磁流體顆粒。
(2)解膠法。是鐵鹽或亞鐵鹽在化學作用下產生Fe3O4或γ-Fe2O3，然后加分散劑和載體，并加以攪拌，使其磁性顆粒吸附其中，最后加熱后將膠體和溶液分開，得到磁流體。這種方法可得到較小顆粒的磁流體，且成本不高，但只使用于非水系載體的磁流體的制作。
(3)熱分解法。是將磁性材料的原料溶入有機溶劑，然后加熱分解出游離金屬，再在溶液中加入分散劑后分離，溶入載體就得到磁流體。
(4)蒸著法。是在真空條件下把高純度的磁性材料加熱蒸發，蒸發出來的微粒遇到由分散劑和載體組成的地下液膜后凝固，當下地液膜和磁性微粒運動到下地液中，混合均勻就得到磁流體。這種方法得到的磁流體微粒很細，一般在2-10nm的粒子居多。
(5)放電法。其原理與電火花加工相仿，是在裝滿工作液(經常與載體相同)的容器中將磁性材料粗大顆粒放在2個電極之間，然后加上脈沖電壓進行電火花放電腐蝕，在工作液中凝固成微小顆粒，把大顆粒濾去后加分散劑即可得到磁流體。[1]
磁流體的研究內容
研究磁流體問題，首先是建立磁流體力學基本方程組，其次是用這個方程組來解決各種問題。磁流體力學主要用來研究解決的有：
理想導電流體運動對磁場影響的問題;或流體靜止時，流體電阻對磁場影響的問題，其中包括磁凍結和磁擴散。
通過磁場力來考察磁場對靜止導電流體或理想導電流體的約束機制。這個問題是磁流體靜力學的研究范疇，對受控熱核反應十分重要。磁流體靜力學在天體物理中，例如在研究太陽黑子的平衡、日珥的支撐、星際間無作用力場等問題的解決中也很重要。
研究磁場力對導電流體定常運動的影響。方程的非線性使磁流體動力學流動的數學分析復雜化，通常要用近似方法或數值法求解。它們雖然是簡化情況的解，然而清晰地闡明了基本的流動規律，利用這些規律至少可以定性地討論更復雜的磁流體動力學流動。
研究磁流體動力學波，包括小擾動波、有限振幅波和激波。了解等離子體中波的傳播規律，可以探測等離子體的某些性質。此外，激波理論在電磁激波管、天體物理和地球物理上都有重要的應用。
磁流體的研究方法
等離子體的密度范圍很寬。對于極其稀薄的等離子體，粒子間的碰撞和集體效應可以忽略，可采用單粒子軌道理論研究等離子體在磁場中的運動。對于稠密等離子體，粒子間的碰撞起主要作用，研究這種等離子體在磁場中的運動有兩種方法。一是統計力學方法，即所謂等離子體動力論，它從微觀出發，用統計方法研究等離子體在磁場中的宏觀運動;二是連續介質力學方法即磁流體力學，把等離子體當作連續介質來研究它在磁場中的運動。
磁流體力學是在非導電流體力學的基礎上，研究導電流體中流場和磁場的相互作用。進行這種研究必須對經典流體力學加以修正，以便得到磁流體力學基本方程組。
磁流體力學基本方程組具有非線性且包含方程個數又多，所以求解困難。但在實際問題中往往不需要求最一般形式的方程組的解，而只需求某一特殊問題的方程組的解。一般應用量綱分析和相似律求得表征一個物理問題的相似準數，并簡化方程，即可得到有實用價值的解。
磁流體力學相似準數有雷諾數、磁雷諾數、哈特曼數、馬赫數、磁馬赫數、磁力數、相互作用數等。求解簡化后的方程組不外是分析法和數值法。利用計算機技術和計算流體力學方法可以求解較復雜的問題。
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