新型的功能材料磁流體,應用竟然這樣的廣泛!
又稱磁性液體、鐵磁流體或磁液,是一種新型的功能材料,它既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性。是由直徑為納米量級(10納米以下)的磁性固體顆粒、基載液(也叫媒體)以及界面活性劑三者混合而成的一種穩定的膠狀液體。該流體在靜態時無磁性吸引力,當外加磁場作用時,才表現出磁性,正因如此,它才在實際中有著廣泛的應用,在理論上具有很高的學術價值。用納米金屬及合金粉末生產的磁流體性能優異,可廣泛應用於各種苛刻條件的磁性流體密封、減震、醫療器械、聲音調節、光顯示、磁流體選礦等領域。
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、磁光調製器、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於靜平衡的問題;磁流體動力學研磁流體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。
磁流體力學在受控核反應方面的應用,有可能使人類從海水中的氘獲取巨大能源。對氘、氚混合氣來說,要求溫度達到5000萬到1億度,並對粒子密度和約束時間有較高的要求。而使用環形磁約束裝置在受控熱核反應的研究中顯出較好的適用性和優越性。磁流體力學除了與開發和利用核聚變能有關外,還與磁流體發電密切聯繫。磁流體發電的原理是用等離子體取代發電機轉子,省去轉動部件,這樣可以把普通火力發電站或核電站的效率提高15~20%,甚至更高,既可節省能源,又能減輕污染。飛行器再入大氣層時,激波、空氣對飛行器的摩擦,使飛行器的表面空氣受熱而電離成為等離子體,因此利用磁場可以控制對飛行器的傳熱和阻力。但由於磁場裝置過重,這種設想尚未能實現。此外,電磁流量計、電磁製動、電磁軸承理論、電磁激波管等也是磁流體力學在工業應用上所取得的成就。
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