【摘 要】磁性液體是一種新型的功能材料，既具有液體的流動性，又有磁性材料的磁性。磁性液體獨特的性質(zhì)，決定了磁性液體應(yīng)用的廣泛性。磁性液體密封是磁性液體最重要的應(yīng)用之一。本文著重介紹了磁性液體密封的原理及應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】磁性液體密封研究

一、 磁性液體

磁性液體（Magnetic Fluid），又叫磁流體、磁性流體或鐵磁流體（Ferrofluid）。它是由直徑約為10nm的磁性固體微粒在特定的表面活性劑的作用下均勻分散到基液中與其混合而成的一種固液相混的膠體溶液。微粒與載液通過表面活性劑渾成的這種液體即使在重力場、電場、磁場作用下也能長期穩(wěn)定的存在，不產(chǎn)生沉淀和分離。

磁性液體主要由基載液、磁性微粒和表面活性劑組成。其中，磁性微粒是磁性液體的核心部分，磁性微粒的材料通常有Fe3O4，γ-Fe2O3，MeFe2O4（Me=Co、Mn、Ni等），Ni，Co，F(xiàn)e，F(xiàn)eCo和FeNi合金等?；d液是磁性微粒存在的載體，通常要滿足低蒸發(fā)率、低粘度和高穩(wěn)定性、耐高溫和抗輻射等條件，通常所選用的基載液有水、煤油、酯及二酯、氟碳基化合物、硅酸鹽類等，目前國內(nèi)，以酯及二酯類基載液所制磁性液體最為穩(wěn)定和實用。表面活性劑對于磁性液體十分重要，它決定著磁性液體是否能制成及是否穩(wěn)定，它就像一個小型“彈簧”一端穩(wěn)定固定在磁性微粒的表面，一端伸向基載液，一方面防止磁性微粒氧化，另一方面消弱靜磁吸引力和克服范德瓦爾斯力，防止磁性微粒的聚集。

二、 磁性液體的應(yīng)用

磁性液體是一種新型的功能材料，既具有液體的流動性，又有磁性材料的磁性。因此，通過控制磁場，可以對磁性液體進行定位、定向移動，可以改變磁性微粒的聚集形式、濃度等；同時磁性液體還具有許多獨特的性質(zhì)，如磁化特性、磁粘特性、溫度特性、磁光特性等。這些獨特的性質(zhì)，決定了磁性液體應(yīng)用的廣泛性，目前涉及的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括密封、傳感器、潤滑、研磨、減震、揚聲器、生物醫(yī)學等領(lǐng)域。

三、磁性液體密封發(fā)展的概況

磁性液體密封是磁性液體最重要的應(yīng)用之一，它是一種非接觸式的液體密封，具有密封性能好、泄漏率低、摩擦力矩小、壽命長等特點，在許多場合具有不可替代的作用。磁性液體密封的概念最早由Adolph Razdowitz于1951年提出，當時主要是為了解決航空雷達同心引線接頭的轉(zhuǎn)動問題。美國閥門公司的Moscowitz和Rosensweig繼續(xù)從事這種磁性液體密封的研究及改進工作，并于1968另立門戶，組建了美國磁性液體公司（Ferrotec Corporation）。從此，磁性液體的密封技術(shù)獲得了長足的發(fā)展。磁性液體密封根據(jù)軸與極靴是否相對運動，可分為動密封和靜密封兩大類；而按照軸與極靴的運動形式，動密封又分為旋轉(zhuǎn)軸密封和往復軸密封。

磁性液體的發(fā)展隨著技術(shù)的進步而不斷的趨于成熟，而且國內(nèi)外也相繼的有成熟的產(chǎn)品的出現(xiàn)。磁性液體得到廣泛的應(yīng)用在各類真空設(shè)備上，例如甩帶機、鍍膜機和單晶硅爐等。往復軸密封無論在理論還是在實驗研究尤其是在實際應(yīng)用上均不成熟，主要表現(xiàn)在：確定往復軸運動參數(shù)和密封件結(jié)構(gòu)參數(shù)與耐壓能力以及密封壽命的定量化關(guān)系；如何進行密封間隙內(nèi)磁性流體流動機理的分析以及對往復軸運動時磁性液體運動狀態(tài)的準確刻畫等。磁性液體靜止密封由于其相對復雜的結(jié)構(gòu)和較高的價格，在工業(yè)領(lǐng)域很少應(yīng)用。對于磁性液體靜止密封的研究主要是由于磁性液體靜密封耐壓的研究可以作為動密封耐壓研究的基礎(chǔ)——當旋轉(zhuǎn)軸速度超過時，離心力對磁性液體耐壓能力的影響才能顯示出來，即在一般旋轉(zhuǎn)速度下，磁性液體的動耐壓能力近似等于靜止密封的耐壓能力；同樣，在磁性液體往復軸運動速度不高，運動行程不大時，往復運動參數(shù)對耐壓的影響同樣可忽略不記。因此在動密封研究不便的情況下，可用研究靜密封來代替。

圖1 磁性液體密封原理示意圖

Fig.1 Schematic diagram of magnetic fluid seal

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