磁性液体薄片磁控光开关效应研究

研究了在平行于激光照射方向递增的梯度磁场作用下的磁性液体薄片光透射率随时间的变化情况。结果表明,在磁场作用下,磁性液体内部形成微粒链结构,微粒链受到梯度磁场汇聚力,向薄片中心聚集,在此处形成光关闭现象。通过改变磁性液体体积分数、外磁场变化率、初始磁场大小可以达到控制调节磁性液体的响应时间和光关闭时间的效果,为磁性液体作为可控光开关提供了可行性研究。     

磁性液体的场致透光特性

研究了磁性液体在平行于激光照射方向具有不同梯度的外磁场作用下,其光透射率随时间的变化情况,并从理论上定性分析导致出现这种现象的内在因素,以及磁性微粒在外加梯度磁场的作用下在磁性液体内部的微观运动情况.     

磁场对磁性湿颗粒运动机理的影响

为了了解磁流化床内磁性湿颗粒的运动特性,数值模拟了匀强磁场作用下磁性湿颗粒的运动。数学模型上,采用离散元法(DEM)模拟颗粒运动,同时考虑磁场和液桥的双作用力模型。仅针对二维溃坝问题进行数值模拟,分别研究磁场和液桥对颗粒行为的影响。数值模拟结果发现:无磁场作用时,液体体积分数增加,颗粒运动剧烈程度相对减弱,颗粒聚集行为增强;有磁场作用时,颗粒形成平行于磁感线方向的链,显著降低了颗粒的平均速度和平均位移。     

磁性液体靶向药物的磁场-流场耦合数值模拟研究

磁性液体靶向药物是磁性液体在生物医学领域一个重要应用.建立了磁性液体靶向药物的模型,利用COMSOL Multiphysics有限元软件对磁场-流场进行了数值模拟,计算了磁性液体靶向药物的雷诺数,根据临界雷诺数对应的临界速度,得出了磁性液体层流与絮流相互转化的规律,更有利于磁性液体靶向药物在生物医学及在其他领域中的应用.     

管壳式换热器热-磁-流耦合强化换热数值分析

采用Fe₃O₄/水磁性纳米流体和磁场改善管壳式换热器壳程的对流换热性能。通过三维数值模拟，分析了磁性纳米流体体积分数、流率和磁感应强度对管壳式换热器对流换热性能的影响。结果表明，换热器的传热率和强化效应会因为纳米粒子的导热系数和布朗运动而得到提高，但当体积分数大于1%时，提升幅度会逐渐减小并且效能评价系数会降低。相比其他性能强化技术，磁场对磁性纳米流体的作用可以使换热器在压降增加不大的情况下显著提高换热性能；与没有施加磁性纳米流体和磁场的情况相比，磁场下加入了Fe₃O₄/水磁性纳米流体的管壳式换热器的传热率提升最高可达68.2%，而压降只增加了13.8%，与施加了磁性纳米流体而没有施加磁场的情况相比，其传热率的提升最高可达46.7%，而压降只增加了1.96%。磁性纳米粒子本身具有的高导热性质和其布朗运动效应以及磁性纳米流体在垂直均匀磁场的作用下带动壳程流体形成的由内向外的旋流，加剧了对热边界层的扰动和冷热流体的混合，是对流换热性能增强的主要原因，且磁感应强度越大，流体流率越低，磁场对流体综合传热性能...     

Ni2O3/Fe2O3复合纳米微粒磁性液体的场致光透射驰豫回复性

 介绍了Ni₂O₃/Fe₂O₃复合纳米微粒磁性液体的制备方法。研究了不同强度的外磁场作用下,平行于场方向照射的光束透过磁性液体样品后,其光透射率随磁场通、断而下降、上升的重复变化情况。结果表明,对于不同体积分数的磁性液体,随着磁场通、断次数的增加,光透射率的下降弛豫时间逐渐增大,而上升弛豫时间逐渐减小;在相同强度的磁场作用下,体积分数越大,光透射率的最小值越小,且下降到最小值和回复至最大值所需时间越短。定性分析了实验结果的微观机制,讨论了微粒链的形成、微粒链在磁性液体内部的微观运动情况。     

磁性液体两相界面演变特性的数值研究

为了克服VOF,Level Set等方法在磁性液体两相流动研究中存在的不足,采用界面追踪法(VOSET,coupled Volume-of-Fluid and Level Set)捕捉相界面,将磁场力作为源项添加到流体运动的动量方程中,建立了磁性液体流场与磁场耦合的数值方法。推导了麦克斯韦方程的二维理论解并用于验证数值解,两者吻合良好,验证了磁场求解的正确性;同时通过模拟磁性液体液滴的平衡形状验证了本数值方法的准确性;进而分别研究了均匀磁场作用下磁性液体液滴振荡及非磁性气泡在磁性液体中上升的问题。研究结果表明,液滴或气泡均会沿磁场方向拉长,增大磁场强度或磁化率将导致更显著的变形;磁感线在相界面出现弯曲,弯曲方向指向磁导率较大的介质。     

离子型CoFe_2O_4磁性液体的宏观链径分布

利用Massart法制备了体积分数为0.4%的CoFe2O4磁性液体,在100～800Oe(1Oe=79.5775A/m)均匀磁场中利用光学显微镜分别观察了磁性液体宏观链的形态,测出了宏观链链径的分布.发现磁性液体在磁场100～500Oe内,链径满足双正态分布.提出磁性液体成链是由双因素主导的.利用六角模型,并构造链体系的混合熵,将链体系自由能最小化,得出了两个平均链径与磁场的数值关系.根据计算结果提出,宏观链径显双正态分布时,磁性液体处于两相混合相,随着外磁场增加,磁性液体内本身存在的微小预团聚体作为链核成链方式,逐步变为磁性液体内类"气"的颗粒受磁场"压缩"成链方式,磁性液体微结构也由混合相向六角("固")相转变.     

水基离子型磁性液体场致光透射效应

用Massart法,制得了稳定的水基Fe3O4离子型磁性液体,研究了磁性液体在平行于激光照射方向具有不同梯度的外磁场作用下,其光透射率随时间的变化情况,并从理论上定性的分析导致出现这种现象的内在因素。     

铁钴镍纳米材料热容量规律的比较分析

用爱因斯坦模型和德拜模型分析得出无磁场时铁、钴和镍磁性粒子热容量的变化,用统计物理方法分析了磁矩与外磁场相互作用、晶格振动、表面自由能等对铁、钴和镍纳米铁磁粒子热容量的影响.数值计算结果表明:无磁场时,低温情形下热容量随着温度的升高而变大,温度较高时趋于稳定;磁矩与外磁场相互作用引起的纳米铁磁粒子的热容量随温度的升高而增大,随外磁场强度的增大而减小;晶格振动引起的纳米铁磁粒子热容量随温度的升高而增大;粒子表面能引起的热容量随温度的升高而增大,粒径越大,热容量也越大.     

铁钴镍纳米材料热容量规律的比较分析

用爱因斯坦模型和德拜模型分析得出无磁场时铁、钴和镍磁性粒子热容量的变化,用统计物理方法分析了磁矩与外磁场相互作用、晶格振动、表面自由能等对铁、钴和镍纳米铁磁粒子热容量的影响．数值计算结果表明：无磁场时,低温情形下热容量随着温度的升高而变大,温度较高时趋于稳定;磁矩与外磁场相互作用引起的纳米铁磁粒子的热容量随温度的升高而增大,随外磁场强度的增大而减小;晶格振动引起的纳米铁磁粒子热容量随温度的升高而增大;粒子表面能引起的热容量随温度的升高而增大,粒径越大,热容量也越大．     

真空镀膜机用小型磁性液体密封设计

真空镀膜机的传动控制轴处密封通常采用的是接触式机械密封,易磨损、寿命短、制作工艺繁琐、造价高.本文设计了小轴径真空镀膜机用的磁性液体密封结构,对磁性液体密封结构的磁场进行了有限元分析,得到了密封结构的磁场分布,以及密封结构的极齿处磁场强度值.由磁性液体运动方程推导了伯努利方程,确定了磁性液体密封边界条件,推导了磁性液体密封结构的耐压公式,计算了极齿与转轴不同间隙的真空镀膜机磁性液体密封结构的耐压值,加工了间隙为0.1 mm的磁性液体密封装置,应用在真空镀膜机的转动轴动密封处,满足真空度要求.     

磁性液体奇异的传热特性

磁性液体相比于传统的传热流体来说具有较高的导热性能和传热性能,其流动和传热过程还可以通过磁场控制,因此,磁性液体为强化传热带来了新的机遇,众多研究学者对磁性液体的传热特性进行了研究.通过对近年来有关磁性液体传热特性方面的研究进行整理和分析,总结了磁性液体导热系数和对流传热的实验研究方法,得到了不同的磁性颗粒参数、温度和磁场等因素对磁性液体传热特性的影响;详细阐述了磁性液体在有无磁场下导热系数的研究结果,并对影响导热系数的机理进行了归纳;阐述了磁性液体的对流传热在实验和数值研究方面的进展;指出了磁性液体在传热特性研究方面的进一步工作方向,并对磁性液体在强化传热和传热设备中的应用进行了展望.     

磁场辅助水热法合成α-Fe2O3粒子研究

以氯化铁(FeCl3.6H2O)为反应前驱物,采用磁场辅助水热法合成α-Fe2O3粒子,并运用XRD、TEM、VSM对所得α-Fe2O3粒子的结构、形貌以及室温磁性能进行研究。结果表明,在水热反应过程中引入外磁场,对合成的α-Fe2O3粒子晶粒尺寸、粒径分散性有明显的影响,同时还发现磁场的引入能使产物饱和磁化强度增强。     

磁性液体透射光的场致驰豫性

研究了在磁场作用下,经过磁性液体的透射光的驰豫特性.结果表明,加上磁场后,透射光强立即增加,随后减弱.如果磁场的均匀性较差,透射光将保持衰减趋势.反之,透射光减小到一个最低值后又将增加,直到趋于一稳定值.这种透射光的驰豫性质对应着磁场作用下磁性液体的各向异性微结构的形成过程.     

二向色性对磁性液体波片性能的影响

给出了线偏振光通过具有二向色性λ/4波片后偏振特性的解析式。以一种典型的磁性液体实验数据为基础,借助计算机进行数值模拟,讨论了二向色性对λ/4磁性液体波片性能的影响。模拟结果显示,考虑λ/4磁性液体波片的二向色性在多数情况下是重要的和必要的。研究结论表明：磁性液体作为一种磁场诱导双折射和二向色性共存的材料,用在偏振光学中,有必要考虑其二向色性。     

磁性TiO2纤维的制备及光催化性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮、钛酸丁酯和Fe3O4@SiO2为前驱物，将静电纺丝技术和高温煅烧法相结合，成功地制备出内含Fe3O4@SiO2纳米粒子的磁性TiO2纳米纤维。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis光谱及Shole7304型振动样品磁强计等测试手段对样品的结构和形貌及磁性进行表征，在光催化实验中选罗丹明B为降解模拟污染物测试了太阳光照射下的光催化活性。实验结果表明：所制备的磁性TiO2纳米纤维在模拟太阳光光照下表现出较好的光催化活性。另外，该纤维在外加磁场下能够简单有效地分离回收。     

表面装饰类石墨烯纳米粒子的磁性

为了研究交换作用对表面装饰类石墨烯纳米粒子的磁性影响,从微观量子角度对表面装饰类石墨烯纳米粒子建立Ising模型,写出描述系统的哈密顿量。基于蒙特卡洛模拟方法,研究了粒子内部铁磁交换作用和表面亚铁磁交换作用对系统的磁矩、磁化率、阻碍温度和阶梯效应的影响。数值计算结果表明,交换作用对系统磁性具有重要影响,在外场作用下,磁化曲线随温度的增加趋于一个稳定值,磁矩和磁化率曲线均会出现峰值现象,磁化率峰值对应的阻碍温度随交换作用增加而增大。此外,多重磁化平台现象也被发现,饱和磁矩对应的饱和磁场随交换作用增加而增大。这些结果对该类材料在自旋电子器件中的潜在应用具有指导意义。     

智能材料模拟肌体组织柔顺性特征研究

针对微创手术训练中现存的柔顺性触觉再现设备大多是机械接触,模拟肌体组织柔顺性特征时容易产生失真的问题,开展了液体智能材料模拟肌体组织的柔顺性特征研究.简单介绍了液体智能材料的流变学特性,进行了体现其柔顺性特征的压力释放实验研究,根据实验结果,利用Kelvin模型建立了其压力释放模型并进行了验证.利用不同磁场作用下液体智能材料模拟不同肌体组织柔顺性实验,建立了肌体组织压力释放模型并与相应磁场作用下智能材料模型进行了比较.结果表明液体智能材料在较大程度上能够模拟肌体组织的柔顺性特征.     

Co－Sn替代钡铁氧体的穆斯堡尔谱研究

对Ｃｏ－Ｓｎ替代钡铁氧体系列样品进行了室温下的￣（５７）Ｆｅ穆斯堡尔谱测试，给出了各子谱的相对强度、各晶位的超精细磁场与替代浓度的关系．ＭＳ结果表明，Ｃｏ－Ｓｎ对Ｆｅ原子的取代是在１２ｋ晶位上进行的．采用晶场作用下的单粒子模型，由ＭＳ结果出发，对宏观磁性浓度的变化作了理论分析，所得结论与宏观磁性测量结果相一致．