磁性液体水平传感器的初步研究.pdf

崔海蓉 等：磁性液体水平传感器的初步研究 569 磁性液体水平传感器的初步研究 ∗ 崔海蓉，李德才，廖 平，许海平 （北京交通大学磁性液体研究室，北京 100044 ） 摘 要：磁性液体是目前唯一的在常温下可以存在的 液态超顺磁性物质，是一种新型的功能材料。它兼具 流动性和磁性的特性使磁性液体传感器的制作成为 可能。本文论述了与磁性液体水平传感器有关的磁性 液体的几个特性，分析了磁性液体水平传感器的原理 及影响磁性液体水平传感器性能的因素，初步设计了 磁性液体水平传感器。 关键词：磁性液体；传感器；水平传感器 中图分类号：TP2 12.13 文献标识码：A 文章编号：1001-9731 （2004 ）增刊 图1 磁性液体的组成 1 引 言 Fig 1 Structure of the magnetic fluid 磁性液体是将10nm 以下的强磁性微粒均匀地高 3 与磁性液体水平传感器相关的磁性 度弥散于特定液体中而形成的稳定的胶体溶液。它最 液体基本特性 基本的特点是在外磁场作用下，具有超顺磁性。强磁 性微粒和基载液浑成一体，使磁性液体既具有固体磁 3.1 磁性液体稳定性好 性材料的磁性，又具有液体的流动性，是目前唯一的 无论是在重力场还是在磁场作用下，磁性液体都 在常温下可以存在的液态磁性物质，从而拥有许多独 不会产生分层或凝聚式沉淀。磁性微粒直径足够小， 特的性质。磁性液体的问世为科技工作者提供了新的 颗粒越小，粒子间的引力就越小，粒子间的布朗运动 应用材料和新的科技应用方向，随着对它的物理和化 使它不会聚合在一起。以四氧化三铁作为磁性材料的 学性质日益深入的研究，各种新颖的应用不断涌现， 磁性液体，其颗粒直径不应大于 10nm。其次，粒子 日益受到科技界的重视。本文所论述的磁性液体水平 表面吸附了一层表面活性剂。表面活性剂分子有极性 传感器便是磁性液体成功应用的实例。 部分和非极性部分两端。极性部分和粒子亲合，非极 性部分和载体分子亲合。每个粒子表面都包上分子 2 磁性液体的组成 膜，膜的有效厚度为 1～3nm ，其非极性的长链端则 伸向固体粒子之外，粒子便不能靠得太近，这就进一 磁性液体是将众多纳米级的铁磁性或亚铁磁性 步克服了它们之间的引力。 微粒，高度弥散于液态载液中而构成的一种高稳定性 3.2 磁性液体具有超顺磁性 的胶体溶液，即使在磁场、重力场下使用也能长期稳 没有外加磁场时磁性液体不呈现磁性。其次，磁 定，不产生沉淀与分离，因此具有实用性。磁性液体 性液体没有磁滞现象，即磁化曲线通过原点，没有剩 的组成如图1。 磁和矫顽力。 3.3 磁性液体的磁化强度取决于悬浮的磁性微粒的