磁性液体场致热效应及其机制分析

根据磁性液体特殊的结构组成及磁场中所呈现的奇异特性,利用自行搭建的场致热效应实验装置,通过控制电流换向器,磁场迅速左右换向,致使磁性液体中磁性颗粒磁矩的取向迅速改变,并通过调节直流电源输入电压,控制磁场强度,使磁性液体处于不同强度的换向磁场下,由此探索磁性液体场致热效应规律及分析机制。实验结果表明,处于变化磁场中的磁性液体具有热效应,其温度将随时间的推移而升高,其升温速率与磁场强度及磁极换向频率呈正相关。这将提供一种特殊磁场下诱导磁性液体实现"肿瘤热疗"的新方法。     

磁性液体薄膜微形变的磁控研究

针对磁性液体薄膜在MEMS加工领域作为光刻掩膜的应用,为获得磁性液体薄膜在磁场作用下的微形变规律,设计了一套磁场下磁性液体薄膜微形变的磁控测试实验台,并从磁场强度、磁性液体种类、磁性液体中磁性颗粒质量分数、磁性液体量和磁场梯度五个方面对其微形变特性进行实验研究。利用磁性液体薄膜形变高度和半径两个参数对其微形变效果进行了评价,实验结果表明:磁性液体薄膜凸起高度与磁场强度平方呈正比;基载液密度低的磁性液体凸起高度大;烃基磁性液体在磁性颗粒质量分数为25%时形变效果最好;磁性液体在达到一定的体积后其凸起高度几乎不变;磁场梯度越大,其凸起高度越明显,形变图形越佳。     

磁性液体的微致动性能

针对磁性液体在MEMS微致动器中的应用,对磁性液体在磁场中致动力的影响因素进行了理论分析。根据理论分析结果设计了一套磁性液体微致动性能测试实验台,并从磁场强度、磁性液体受力面积和磁性液体质量三个方面对其微致动性能进行实验研究。实验结果表明:磁性液体致动力与磁场强度近似呈线性关系;等量磁性液体作用面积越大,致动力越大;磁性液体致动力随磁性液体质量的增加不断增加,当磁性液体质量达到一定值时,磁性液体致动力大小趋于稳定。     

磁性液体强化扬声器音圈散热的实验研究

实验将封有聚α-烯烃合成油基磁性液体的两玻璃管放置于磁场中,研制了磁性液体在均匀磁场中瞬态双热线导热 系数的实验测量装置,测试发现磁性液体的导热系数在均匀磁场中随磁场强度的增大而显著增大.研制了恒压法在线实时 检测扬声器音圈温升的测量装置,评价了在同一工况下空气和磁性液体对扬声器音圈温升的影响,测量发现磁性液体能显著 ...     

磁场下磁性液滴拉伸、移动和分裂现象及分析

将油基磁性液体逐渐加入到甘油溶液中,在永磁铁作用下得到直径分别为2.0,2.5,3.0,3.5和4.0 mm的磁性液滴。移除永磁铁后,观察分析不施加磁场或磁场换向频率为0~100 Hz内磁性液滴的不稳定性现象,并用CCD摄像机记录实验过程中的瞬间变化。结果表明:磁性液体漂浮于甘油表层,永磁铁作用下汇聚成椭球型,移除永磁铁后较长时间(48 h)内保持不变;磁场换向频率为0 Hz时,磁性液滴沿磁场方向迅速移动;磁场换向频率大于0 Hz小于等于100 Hz时,磁性液滴随磁场换向频率的变化产生拉伸、移动和分裂现象。磁性液滴移动前其拉伸长度随时间逐渐变化;磁性液滴能够移动的最大换向频率随液滴初始直径的增大而增大;磁性液滴在拉伸移动过程中出现分裂现象。了解和掌握磁性液滴在换向磁场下的变化规律,将进一步拓展磁性液体在检测方面的应用。     

智能测试磁性液体表面张力系数的实验研究

利用同种磁性液体表面张力智能测试仪在不同边界条件下对磁性液体的表面张力系数进行了测试,实验结果表明,磁性液体的表面张力系数与磁场强度及其饱和磁化强度成正比。利用不同的仪器、在相同边界条件下对同种磁性液体表面张力系数测试的结果表明,智能仪器能够准确获取磁性液体液膜断前、断后的电压值,减小依靠人眼盲读电压值产生的误差,测试精度比传统仪器提高了4.14%。     

一种声学发射换能器的实验研究

采用有强磁化特性的磁性液体作为换能器中制动元件,实验建立一个交变的梯度磁场作用于磁性液体,通过压电陶瓷换能器检测到磁性液体振动而产生的声波,发现磁性液体在交变梯度磁场作用下有磁致伸缩效应。导出了磁性液体振动特性的动力学一般方程,揭示了交变的梯度磁场作用引起了交变的磁性液体的内压强,从而引起磁性液体的体积发生伸缩,产生机械振动,激励空气产生声波的机理。以磁性液体为制动元件可以研制较理想的大功率低频宽带声学发射换能器。     

基于磁光晶体的光纤三维磁场传感器研究

光纤磁场传感器具有抗干扰能力强、小型化、低成本等技术优势。为了实现对空间磁场矢量的测量，基于磁光晶体提出了一种光纤三维磁场传感器。然后，设计和构建了光纤三维磁场传感器传感探头，搭建了光纤三维磁场测量系统。分析基于磁光晶体光纤三维磁场传感器的非正交误差，通过对基于磁光晶体的光纤三维磁场传感器三个传感单元两两夹角的准确测量，对系统三轴非正交误差进行标定补偿。实验测试装置利用一对通电线圈构建一维磁场对光纤三维磁场传感器系统进行三维正交标定，三轴标定精度分别为0.19°、0.26°和0.22°。实验结果表明，该基于磁光晶体光纤三维磁场传感器可实现0.2μT磁场强度分辨率和0.5°角度分辨率的磁场矢量测量。     

纳米磁性液体零泄漏密封保护器的实验研究

在某些特殊密封场合下,阀的密封优良与否具有重要意义,零泄漏就显得尤为重要。利用电磁式磁性液体零泄漏保护器搭建实验平台,记录了不同性状磁性液体在不同励磁电流下的耐压值,对比这些曲线之间的差异。实验表明:磁性液体的耐压值与磁感应强度成正比,在同等磁感应强度下,除去在点240 mA附近之外,耐压值的高低顺序依次为:样本1、样本2、样本3。根据电磁式保护器各磁场下的耐压情况,设计出三种不同尺寸的永磁环,研制出永磁式磁性液体密封保护器,扩大了保护器适应范围,提高了保护器的安全性能。总结出相关结论,对磁性液体密封中磁性液体的选取提供指导。     

行波管中周期永磁聚焦系统的研究

主要讲述了电子注在周期永磁聚焦系统中的运动和磁场选择不当时电子注的脉动情况以及电子注流通率与磁场强度的关系.实验发现,磁场强度并不是越大越好,磁场只在一定范围内才能实现电子注的聚束,电子注流通率与磁场强度成抛物线关系,磁场范围的选取应根据实际情况选择合适的范围.     

基于光学Tamm态的磁流体磁场传感器研究

磁场的传感测量在相关领域具有重要应用。利用磁流体的磁光效应,提出了一种基于光学Tamm态的磁场传感结构。该结构由加载了金属层和电介质层的一维磁流体光子晶体构成。数值研究了该结构的结构参数对传感性能的影响。结果表明,磁流体层越厚,探测灵敏度就越高。金属层和电介质层的厚度均存在一个最佳值,使得传感器具有较高的探测精度。结果还表明,该传感结构的探测灵敏度优于已报道的采用光子晶体缺陷结构实现的磁场传感器。研究结果为基于光学Tamm态的磁流体磁场传感器的设计制备提供了参考。     

磁流体包覆薄包层光纤光栅磁场传感研究

利用磁流体替代光纤布喇格光栅(FBG)的部分二氧化硅包层,制作了一种磁流体封装薄包层FBG结构的磁场传感器,研究了传感器对磁场和温度的响应特性。结果表明,在5.0～20.0mT的磁场范围内,传感器的波长灵敏度和功率灵敏度分别为34.9pm/mT和-1.063dBm/mT,波长线性响应度达到了99.2%。封装工艺未改变FBG波长随温度线性变化的特性,但受磁流体磁光效应影响,其温度灵敏度减小到9.2pm/℃。该传感器可实现磁场测量中的温度补偿,方法简单、易于实现。     

Ballistic Ejection of Microdroplets from Overpacked Interfacial Assemblies

Spontaneous emulsification, resulting from the assembly and accumulation of surfactants at liquid–liquid interfaces, is an interfacial instability where microdroplets are generated and diffusively spread from the interface until complete emulsification. Here, it is shown that an external magnetic field can modulate the assembly of paramagnetic nanoparticle surfactants (NPSs) at liquid–liquid interfaces to trigger an oversaturation in the areal density of the NPSs at the interface, as evidenced by a marked reduction in the interfacial tension, γ, and corroborated with a magnetostatic continuum theory. Despite the significant reduction in γ, the presence of the magnetic field does not cause stable interfaces to become unstable. Upon rapid removal of the field, however, an explosive ejection of a plume of microdroplets from the surface occurs, a dynamical interfacial instability which is termed explosive emulsification. This explosive event rapidly reduces the areal density of the NPSs to its pre-field level, stabilizing the interface. The ability to externally suppress or trigger the explosive emulsification and controlled generation of tens of thousands of microdroplets, uncovers an efficient energy storage and release process, that has potential applications for controlled and directed delivery of chemicals and remotely controlled soft microrobots, taking advantage of the ferromagnetic nature of the microdroplets.     

基于双面金属波导的纳米磁流体磁调制

设计了一种双面金属包覆波导,其中作为样品室的导波层厚度达到毫米量级.在波导腔体中注入浓度为0.15%的水基四氧化三铁纳米磁流体,采用波长为860 nm的红外激光束小角度(小于5°)入射到该波导金属耦合层上,以激发波导中的超高阶导模,使纳米磁流体处于光波导的振荡场中.根据超高阶导模的高灵敏特性,对磁流体施加10 mT的调制磁场,检测到纳米磁流体的磁光信号上升和下降时间为2 ms.     

基于磁流包覆冷却拉锥全光纤磁场传感器特性研究

为提高光纤传感器磁场检测中的敏感度,进一步实现弱磁场环境中的高精度场强勘测,提出一种基于磁流包覆与冷却拉锥透射式全光纤高灵敏磁场传感器,拉锥过程采用间歇式停顿冷却技术,可更加便捷获得高质量干涉谱,减缓光子晶体光纤空气孔塌缩,制作工艺简单,具有可操纵性强、灵敏度高、损耗小等优势,实现了高灵敏磁场环境实时在线检测,并对传感器的变温影响进行了讨论。实验结果表明,光子晶体光纤的拉锥长度为5.5mm、腰椎直径为75μm时,可得到良好的干涉光谱,在0~78 Oe(1 Oe■79.578A·m-1)磁场范围内,灵敏度达95pm/Oe,线性拟合度为98.31%。     

大型疏绕螺线圈组磁场的仿真与测试

为解决低频强磁场模拟试验设备中磁场发生线圈为一大型疏绕螺线圈组,其磁场分布无法利用现有的适用于密绕情形公式进行计算的实际问题,采用Ansys仿真对其磁感应强度及其均匀性进行了计算和分析,并结合试验测试进行了验证。研究结果表明,低频强磁场模拟试验系统为相关技术指标和磁场受试空间的确定提供了直接依据。     

超强激光与等离子体相互作用中的自生磁场及三维模拟

用3维粒子模拟程序对超热电子在等离子体靶表面中向前传输时所激发的电流密度,电场和磁场的发展过程进行模拟研究。数值模拟表明,在线性强激光作用下,由于电子初始时刻的无规则热运动,在等离子体临界表面上激发不稳定性,而不稳定性随时间发展和激光功率的进一步深入到等离子体内部,最终使等离子体表面处激发饱和自生磁场,饱和自生磁场对激光有质动力推开电子时所形成的高能电子运动产生抑制作用.通过该研究寻找相对论效应条件下的自生磁场,并为进一步开拓其在高能离子束的应用提供理论和技术上的指导。     

磁流体型光纤磁场传感研究进展:从标量到矢量

磁流体具有优异的磁光特性,为光纤磁场传感器的实现提供了一种新途径,经过十多年发展,已经成为光纤磁传感领域的一个重要研究方向。目前,已有大量的基于不同结构和原理的磁流体型光纤磁场传感器被相继提出,且总体上经历了从标量到矢量磁场传感的发展,文章以该发展脉络为主线,对磁流体的磁光特性、传感器的实现方法进行梳理和总结,最后指出当前仍存在的一些问题并进行展望。     

Finite-Sized Atom Reconstruction Enhanced High-Frequency Multi-Domain Magnetic Response

The technological advances in wearable electronics and military stealth have spawned extensive research into electromagnetic wave absorbents. Despite the rapid progress in the geometrical modulation of magnetic absorbents, the engineering strategy of microwave-responsive magnetic domains is underdeveloped and the response dynamics remain unclear. Herein, a surface finite-sized atom reconstruction procedure is proposed to accurately modulate the local magnetic topological domains, dramatically enhancing the magnetic loss capacity. Due to the selectivity of atom reconstruction, vortex and stripe domains are controllably hybridized around the porous surface to broaden the interactive domain region, significantly intensifying energy absorption of the microwave field. Meanwhile, the amorphous/crystalline interfaces around atom reconstruction regions can induce interfacial polarization, enabling the optimization of dielectric loss capacity. Therefore, a satisfactory magnetic–dielectric synergy is realized to demonstrate the strong absorption intensity of −31.2 dB and the broad absorption bandwidth of 5.9 GHz. Furthermore, the surface-based magnetic domain transformation and microwave energy attenuation mechanisms are thoroughly revealed to break the black box of structure–function through electron holography and micromagnetic simulation. These achievements demonstrate a promising solution to improve high-frequency magnetic properties and provide a feasible route to interpret the structure-relevant magnetic loss capacity.     

梯度磁场中薄膜厚度梯度

通过在基片的下方放置磁铁 ,在放电空间中引入了纵向的磁场梯度。在这种情况下 ,辉光外貌发生显著收缩。同时 ,沉积的薄膜在平面内存在明显的厚度梯度。利用磁场中带电粒子的运动理论解释了此种薄膜的形成机制。