微通道中纳米磁流体的流动特性研究文献综述
2020-06-14 16:24:39
文 献 综 述
1.纳米磁流体的基本特点及应用
纳米磁流体是由10nm以下的纳米级的强磁性微粒高度弥散于某种液体中所形成的稳定的胶体体系,同时具有固体磁性材料的磁性和液体的流动性。纳米磁性流体由磁性微粒、基载液和表面活性剂构成。具有许多独特的流动力学、磁学、光学和声学特性。磁流体中的纳米级磁性颗粒比单畴临界尺寸还小,因此能自发达到饱和。又由于在热运动的影响下粒子内部的磁矩任意取向,粒子呈超顺磁状态,因此磁流体也呈超顺磁状态。一旦有外磁场的作用,分子磁矩便会立刻定向排列,对外显示磁性。作为一特殊胶体体系,稳定性是其最重要的特性。磁流体同时具有流动性和软磁性,具有特殊的化学特性、流体特性及物理特性,有别于通常液体的奇异性质,为开发新型磁性器件、扩展其在工业方面的应用奠定了基础。
虽然目前对磁性液体还没有系统的分类方法,但若从行业角度可暂列以下四种:
(1)按照磁性颗粒的种类可以分为铁氧体磁性液体、氮化铁磁性液体、金属磁性液体、合金磁性液体以及掺杂磁性液体等。
(2)按照载液的种类分为有机化合物基、煤油基、酯基、水基、烃基和水银基磁性液体等。
(3)按应用领域进行划分。常见的有扬声器磁流体、密封用磁流体、润滑用磁流体、医用磁流体、能量转换用磁流体和印刷打印用磁流体等。
(4)按照性能指标进行划分。一般可分为低挥发损失和高挥发损失磁流体、低粘度和高粘度磁流体、重磁流体和轻磁流体、高饱和磁化强度和低饱和磁化强度磁流体等。而不同的分类自然也对应着不同的应用。作为现代新型材料,在磁场作用下显示出优于其他磁性材料的优良性能,在旋转轴的密封与润滑、大面积水域污染浮油的清除与回收、非磁性材料的分选、电声器件功率的增强等方面具有广泛应用。
2.流体在微通道中的流动特性
随着近年来传统机电系统微型化在商业化和科学研究上越来越普遍的发展和应用,微尺度流动特性成为了当前的一个研究热点。作为微机电系统重要分支之一,微流动系统由于其尺寸微小,响应快,可降低能耗和试样用量,减小流动系统中的无效体积,因此有着广泛的应用前景。而近几年在微流动系统研究方面也取得了很大的进展,如液体和气体流量配给、化学分析、药物传送和微型注射、微小型卫星的推进、集成电路的微冷却等。