全書設定八章內容，前六章主要介紹軟磁液體智慧型材料磁性液體、磁性潤滑油的發展概況、結構組成、製備檢測、性能套用；第七章介紹典型的磁場和簡單磁場的設計及基於磁場下特殊載體上磁性液體的行為研究；第八章設定兩部分內容，一部分是普通基本量的測量,主要是考慮不同專業學者的差異；另一部分是根據磁性液體在磁場中的性能,設定12個具體的實驗研究項目，可以作為初學者增加感性認識的實踐環節。 本書適合從事軟磁液體智慧型材料研究的科技人員及對該方面感興趣的博士生、碩士生參考，也可作為理工科高等院校大學生提高科學素質的參考書。
基本介紹
- 書名：軟磁液體智慧型材料
- 作者：李學慧 李艷琴
- 出版日期：2014年3月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787030397973
- 外文名：SOFT MAGNETIC and INTELLIGENT LIQUID MATERIALS
- 出版社：科學出版社
- 頁數：255頁
- 開本：16
- 品牌：北京科瀚偉業
內容簡介,圖書目錄,序言,
內容簡介
《軟磁液體智慧型材料》適合從事軟磁液體智慧型材料研究的科技人員及對該方面感興趣的博士生、碩士生參考，也可作為理工科高等院校大學生提高科學素質的參考書。
圖書目錄
第一章緒論
1.1磁性液體的發展、現狀及未來趨勢
1.1.1定義及其結構
1.1.2發展及現狀
1.1.3未來趨勢
1.2磁性液體的製備方法
1.2.1鐵酸鹽系磁性液體的製備方法
1.2.2金屬系磁性液體的製備方法
1.2.3氮化鐵系磁性液體的製備方法
1.3磁性液體的工作原理和套用範圍
1.3.1主要性能指標
1.3.2典型套用
1.3.3研究的瓶頸
1.3.4展望
主要參考文獻
第二章電漿合成新材料的基礎理論
2.1電漿狀態
2.1.1電漿
2.1.2電漿特性
2.2低溫電漿
2.3電漿合成新材料的可行性
2.3.1電漿技術是合成新材料的有效方法
2.3.2低氣壓非平衡電漿的局限性
2.3.3常壓非平衡電漿
主要參考文獻
第三章磁性液體的製備方法
3.1化學共沉法製備鐵酸鹽系磁性液體
3.1.1製備原理
3.1.2活性磁粒子的製備
3.1.3磁性液體的製備
3.1.4磁性液體參數的測定
3.1.5結果分析
3.2氣相—液相法製備氮化鐵磁性液體
3.2.1反應機理及工藝過程
3.2.2檢測結果
3.2.3結果分析
3.2.4創新性的改進
3.3電漿活化法製備氮化鐵磁性液體
3.3.1反應裝置及工藝過程
3.3.2磁性液體的檢測與表征
3.3.3結果分析
3.3.4小結
3.4熱分解法製備氮化鐵磁性液體
3.4.1氮化鐵磁液的製備裝置和工藝
3.4.2磁液的濃縮後處理
3.4.3小結
主要參考文獻
第四章電漿活化法製備納米磁性液體專用特種電源和表面活性劑的研製
4.1特種電源的研製
4.1.1電路的基本結構
4.1.2IGBT逆變電路
4.1.3IGBT的控制電路
4.1.4IGBT的保護電路
4.1.5電源頻率範圍的拓寬及功率的提高
4.1.6特種電源樣機
4.2特種電源的改進
4.2.1設計方案
4.2.2電源設計的關鍵技術及解決方案
4.3專用表面活性劑的研製
4.3.1表面活性劑的適應特性
4.3.2專用表面活性劑的反應原理及反應過程
4.3.3混合型表面活性劑的研製
4.4結論
主要參考文獻
第五章磁性液體的性能
5.1工作原理及其性能
5.1.1工作原理
5.1.2特性和典型套用
5.2磁性液體的典型性能
5.2.1磁特性
5.2.2懸浮特性（磁壓力）
5.2.3界面控制（表面特性）
5.2.4黏度特性（表觀黏度）
5.2.5聲學特性
5.2.6光學特性
5.2.7密封特性
主要參考文獻
第六章磁性液體的套用
6.1磁性液體在密封技術中的套用
6.1.1磁性液體在安全閥上的套用
6.1.2磁性液體密封安全閥的研究背景
6.1.3原有安全附屬檔案的缺陷
6.1.4彈簧安全閥動作過程的受力分析
6.1.5磁性液體的密封原理
6.1.6磁性液體密封安全閥的設計原理
6.1.7性能參數的測試結果
6.1.8開啟壓力可控性測試及其理論分析
6.1.9實驗裝置及現場套用檢測
6.1.10套用前景、風險分析及其轉化措施
6.1.11小結
6.2磁性液體懸浮性能方面的套用
6.2.1磁性液體表觀密度測量儀的研製
6.2.2磁性液體表觀密度測量儀的套用研究
6.2.3影響磁性液體表觀密度的機理分析
6.3磁性液體在其他方面的套用
6.3.1潤滑技術中的套用
6.3.2治療癌症中的套用
6.3.3揚聲器中的套用
6.3.4變壓器中的套用
6.3.5感測器中的套用
6.3.6印刷中的套用
6.3.7分離技術
6.3.8藝術雕塑
主要參考文獻
第七章基於磁場下特殊載體上磁性液體的行為研究
7.1磁場形態及設計
7.1.1設計所需磁場形態的建造方法
7.1.2磁鐵設計的一般原則
7.1.3磁鐵設計的主要步驟
7.1.4磁路主要參數的選取與計算
7.1.5磁路計算
7.2實例：磁性液體靜力分選方法中磁極形狀的選擇
7.3基於磁場下特殊載體上磁性液體的行為研究
7.3.1磁性液體互動裝置研究現狀及發展趨勢
7.3.2“螺旋塔”上磁性液體的行為研究
7.3.3“實心球”上磁性液體的行為研究
7.3.4“建築鐵塔”上磁性液體的行為研究
7.3.5基於磁性液體的藝術字展示裝置研製
7.3.6展示過程及影響因素分析
7.3.7小結
附屬檔案1磁性液體演示磁場實驗
附屬檔案2磁性流體液滴界面之操控——從突出峰到迷宮
主要參考文獻
第八章磁性液體基本性能的實驗研究
8.1基本量的測量
8.1.1長度的測量
8.1.2密度的測量
8.2普通液體表面張力係數的實驗研究
8.3磁性液體表面張力係數智慧型測試的實驗研究
8.3.1變化磁場條件下測試磁性液體的表面張力係數
8.3.2零磁場條件下測試同種磁性液體的表面張力係數
8.3.3小結
8.4表觀密度的實驗研究
8.4.1密度杯測量磁性液體的密度
8.4.2液體比重天平測量磁性液體的密度
8.4.3磁性液體表觀密度儀測量磁性液體的密度
8.4.4磁天平和電子天平測量磁性液體的密度
8.4.5力敏感測器測量磁性液體的密度
8.4.6基於LabVIEW的智慧型化磁性液體表觀密度測試儀
8.4.7智慧型測試磁性液體表觀密度的實驗研究
8.5表觀黏度的實驗研究
8.6密封泄放壓的實驗研究
8.7磁性液體零泄漏密封保護器的實驗研究
8.7.1電磁密封裝置及其密封實驗
8.7.2小結
8.7.3基於ANSYS的磁性液體密封保護器的磁場分析
8.8磁性液體界面不穩定性裝置製作
8.8.1製作理念
8.8.2製作材料
8.8.3製作及操作過程
8.8.4展示實驗現象
8.9磁性液體界面不穩定性的實驗研究
8.9.1界面不穩定現象
8.9.2界面不穩定現象的實驗裝置
8.9.3實驗結果與分析
8.9.4界面不穩定性分析
8.9.5小結
8.10垂直均勻磁場下磁性液體液層和液滴分裂的實驗研究
8.10.1磁性液體液層的分裂
8.10.2小尺寸磁性液體液滴的分裂
8.11磁性液體納米磁性顆粒磁場誘導鏈狀結構的實驗研究
8.11.1透射電子顯微鏡樣品的製備
8.11.2實驗結果與討論
8.11.3小結
主要參考文獻
附錄1實驗室常用儀器的最大允許誤差
附錄2主要磁學量及相關物理量的單位
1.1磁性液體的發展、現狀及未來趨勢
1.1.1定義及其結構
1.1.2發展及現狀
1.1.3未來趨勢
1.2磁性液體的製備方法
1.2.1鐵酸鹽系磁性液體的製備方法
1.2.2金屬系磁性液體的製備方法
1.2.3氮化鐵系磁性液體的製備方法
1.3磁性液體的工作原理和套用範圍
1.3.1主要性能指標
1.3.2典型套用
1.3.3研究的瓶頸
1.3.4展望
主要參考文獻
第二章電漿合成新材料的基礎理論
2.1電漿狀態
2.1.1電漿
2.1.2電漿特性
2.2低溫電漿
2.3電漿合成新材料的可行性
2.3.1電漿技術是合成新材料的有效方法
2.3.2低氣壓非平衡電漿的局限性
2.3.3常壓非平衡電漿
主要參考文獻
第三章磁性液體的製備方法
3.1化學共沉法製備鐵酸鹽系磁性液體
3.1.1製備原理
3.1.2活性磁粒子的製備
3.1.3磁性液體的製備
3.1.4磁性液體參數的測定
3.1.5結果分析
3.2氣相—液相法製備氮化鐵磁性液體
3.2.1反應機理及工藝過程
3.2.2檢測結果
3.2.3結果分析
3.2.4創新性的改進
3.3電漿活化法製備氮化鐵磁性液體
3.3.1反應裝置及工藝過程
3.3.2磁性液體的檢測與表征
3.3.3結果分析
3.3.4小結
3.4熱分解法製備氮化鐵磁性液體
3.4.1氮化鐵磁液的製備裝置和工藝
3.4.2磁液的濃縮後處理
3.4.3小結
主要參考文獻
第四章電漿活化法製備納米磁性液體專用特種電源和表面活性劑的研製
4.1特種電源的研製
4.1.1電路的基本結構
4.1.2IGBT逆變電路
4.1.3IGBT的控制電路
4.1.4IGBT的保護電路
4.1.5電源頻率範圍的拓寬及功率的提高
4.1.6特種電源樣機
4.2特種電源的改進
4.2.1設計方案
4.2.2電源設計的關鍵技術及解決方案
4.3專用表面活性劑的研製
4.3.1表面活性劑的適應特性
4.3.2專用表面活性劑的反應原理及反應過程
4.3.3混合型表面活性劑的研製
4.4結論
主要參考文獻
第五章磁性液體的性能
5.1工作原理及其性能
5.1.1工作原理
5.1.2特性和典型套用
5.2磁性液體的典型性能
5.2.1磁特性
5.2.2懸浮特性（磁壓力）
5.2.3界面控制（表面特性）
5.2.4黏度特性（表觀黏度）
5.2.5聲學特性
5.2.6光學特性
5.2.7密封特性
主要參考文獻
第六章磁性液體的套用
6.1磁性液體在密封技術中的套用
6.1.1磁性液體在安全閥上的套用
6.1.2磁性液體密封安全閥的研究背景
6.1.3原有安全附屬檔案的缺陷
6.1.4彈簧安全閥動作過程的受力分析
6.1.5磁性液體的密封原理
6.1.6磁性液體密封安全閥的設計原理
6.1.7性能參數的測試結果
6.1.8開啟壓力可控性測試及其理論分析
6.1.9實驗裝置及現場套用檢測
6.1.10套用前景、風險分析及其轉化措施
6.1.11小結
6.2磁性液體懸浮性能方面的套用
6.2.1磁性液體表觀密度測量儀的研製
6.2.2磁性液體表觀密度測量儀的套用研究
6.2.3影響磁性液體表觀密度的機理分析
6.3磁性液體在其他方面的套用
6.3.1潤滑技術中的套用
6.3.2治療癌症中的套用
6.3.3揚聲器中的套用
6.3.4變壓器中的套用
6.3.5感測器中的套用
6.3.6印刷中的套用
6.3.7分離技術
6.3.8藝術雕塑
主要參考文獻
第七章基於磁場下特殊載體上磁性液體的行為研究
7.1磁場形態及設計
7.1.1設計所需磁場形態的建造方法
7.1.2磁鐵設計的一般原則
7.1.3磁鐵設計的主要步驟
7.1.4磁路主要參數的選取與計算
7.1.5磁路計算
7.2實例：磁性液體靜力分選方法中磁極形狀的選擇
7.3基於磁場下特殊載體上磁性液體的行為研究
7.3.1磁性液體互動裝置研究現狀及發展趨勢
7.3.2“螺旋塔”上磁性液體的行為研究
7.3.3“實心球”上磁性液體的行為研究
7.3.4“建築鐵塔”上磁性液體的行為研究
7.3.5基於磁性液體的藝術字展示裝置研製
7.3.6展示過程及影響因素分析
7.3.7小結
附屬檔案1磁性液體演示磁場實驗
附屬檔案2磁性流體液滴界面之操控——從突出峰到迷宮
主要參考文獻
第八章磁性液體基本性能的實驗研究
8.1基本量的測量
8.1.1長度的測量
8.1.2密度的測量
8.2普通液體表面張力係數的實驗研究
8.3磁性液體表面張力係數智慧型測試的實驗研究
8.3.1變化磁場條件下測試磁性液體的表面張力係數
8.3.2零磁場條件下測試同種磁性液體的表面張力係數
8.3.3小結
8.4表觀密度的實驗研究
8.4.1密度杯測量磁性液體的密度
8.4.2液體比重天平測量磁性液體的密度
8.4.3磁性液體表觀密度儀測量磁性液體的密度
8.4.4磁天平和電子天平測量磁性液體的密度
8.4.5力敏感測器測量磁性液體的密度
8.4.6基於LabVIEW的智慧型化磁性液體表觀密度測試儀
8.4.7智慧型測試磁性液體表觀密度的實驗研究
8.5表觀黏度的實驗研究
8.6密封泄放壓的實驗研究
8.7磁性液體零泄漏密封保護器的實驗研究
8.7.1電磁密封裝置及其密封實驗
8.7.2小結
8.7.3基於ANSYS的磁性液體密封保護器的磁場分析
8.8磁性液體界面不穩定性裝置製作
8.8.1製作理念
8.8.2製作材料
8.8.3製作及操作過程
8.8.4展示實驗現象
8.9磁性液體界面不穩定性的實驗研究
8.9.1界面不穩定現象
8.9.2界面不穩定現象的實驗裝置
8.9.3實驗結果與分析
8.9.4界面不穩定性分析
8.9.5小結
8.10垂直均勻磁場下磁性液體液層和液滴分裂的實驗研究
8.10.1磁性液體液層的分裂
8.10.2小尺寸磁性液體液滴的分裂
8.11磁性液體納米磁性顆粒磁場誘導鏈狀結構的實驗研究
8.11.1透射電子顯微鏡樣品的製備
8.11.2實驗結果與討論
8.11.3小結
主要參考文獻
附錄1實驗室常用儀器的最大允許誤差
附錄2主要磁學量及相關物理量的單位
序言
軟磁液體智慧型材料主要包括納米磁性液體、納米磁性潤滑油、磁流變液等液體材料，這些軟磁液體智慧型材料受磁場控制，場致效應明顯，對磁場均有敏感性回響、非線性回響和自組織行為，具有承載能量轉換、信息傳遞、信息變換等功能；軟磁液體智慧型材料的研究橫跨物理、化學、信息、機械、材料等交叉學科，對激發讀者興趣、啟迪讀者創新均具有潛在作用。限於篇幅，本書只介紹磁性液體和磁性潤滑油。
磁性液體和磁性潤滑油均具有特殊的結構組成，其核心組分是直徑小於10nm的單疇磁性顆粒，顆粒表面包覆單分子層（2nm）表面活性劑，根據套用需要再分散於某種載液（基礎潤滑油）中而形成穩定的超順磁性“固液”兩相膠體溶液。處於磁場中的軟磁液體智慧型材料既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性，是一種性能獨特且套用廣泛的新型液體智慧型材料。
磁性液體(含磁性潤滑油)技術是一門涉及物理、化學、力學、生物、醫學、機械、流變學等的交叉學科，是材料科學中的一支新秀。國外每隔三年舉辦一屆磁性液體國際學術會議，現已召開十三屆，歷屆國際會議的精神，都是在不斷擴展磁性液體的套用範圍、加深磁性液體特性的理論研究和高的磁飽和強度、高穩定性磁性液體的研製及其製備機理研究。
著者從1994年開始從事磁性液體的製備、性能、機制及開發套用研究，20年來先後完成大連市攻關課題“化學共沉法製備四氧化三鐵磁性液體及其在密封領域的套用”，遼寧省自然科學基金項目“氣相液相法製備氮化鐵磁性液體及安全閥的研製”，遼寧省科技廳計畫項目“磁性液體密封安全閥的轉化與完善”、“磁性潤滑油表觀密度的研究及智慧型化測量儀的研製”，以及“電漿製備氮化鐵磁流體新工藝的基礎研究”、“基於電漿活化機制的納米磁性潤滑油套用基礎研究”、“交變電場/溫度場協同合成磁性潤滑油氣液界面反應機制研究”等國家自然科學基金項目及教育部的科教結合課題。本書是在完成這些課題的過程中發現、總結、提煉、整理而成。
本書結合高校多學科的特點，對磁性液體的結構組成、製備檢測、性能套用等進行了全面、系統地介紹，尤其在製備方法上,除介紹常規方法外,還將電漿技術引入磁性液態智慧型材料的研製，實現了常壓下用物理方法控制氣液兩相化學反應的速率，提出製備氮化鐵磁性液體的一種新方法和新工藝（此法已獲發明專利）。
根據磁性液體在磁場中表現出的性能,所研製的科教結合儀器也獲得七項發明專利，同時,其科研與教學相結合的成果連續四屆獲得遼寧省教學成果一等獎。根據“科研與教學緊密結合，培養國內學生創新能力”的理念，全書設定八章內容，前六章主要介紹軟磁液體智慧型材料磁性液體、磁性潤滑油的發展概況、結構組成、製備檢測、性能套用；第七章介紹典型的磁場和簡單磁場的設計及基於磁場下特殊載體上磁性液體的行為研究；第八章設定兩部分內容，一部分是普通基本量的測量方法,主要是考慮不同專業學者的差異；另一部分是根據磁性液體在磁場中的性能,設定12個具體的實驗研究項目，可以作為初學者增加感性認識的實踐環節。
本書框架由著者構思,主要章節依託著者的博士論文“納米磁流體的電漿製備及其套用基礎研究”，其中第八章“普通基本量的測量”是依託著者主編、由高等教育出版社於2012年再版的“‘十五’規劃教材”《大學物理實驗》，以及根據著者所做的磁性液體實驗結果整理而成。在本書的編寫過程中，得到了部德才博士生，李曉琦、吳鵬、徐超熙、吳繼榮等碩士生的大力支持和幫助，全書的排版、打字和部分整理、編寫方面她（他）們都做了大量的工作，特此深表感謝。
由於著者水平有限，不妥之處在所難免,懇請讀者批評指正。
著 者
2013年12月
磁性液體和磁性潤滑油均具有特殊的結構組成，其核心組分是直徑小於10nm的單疇磁性顆粒，顆粒表面包覆單分子層（2nm）表面活性劑，根據套用需要再分散於某種載液（基礎潤滑油）中而形成穩定的超順磁性“固液”兩相膠體溶液。處於磁場中的軟磁液體智慧型材料既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性，是一種性能獨特且套用廣泛的新型液體智慧型材料。
磁性液體(含磁性潤滑油)技術是一門涉及物理、化學、力學、生物、醫學、機械、流變學等的交叉學科，是材料科學中的一支新秀。國外每隔三年舉辦一屆磁性液體國際學術會議，現已召開十三屆，歷屆國際會議的精神，都是在不斷擴展磁性液體的套用範圍、加深磁性液體特性的理論研究和高的磁飽和強度、高穩定性磁性液體的研製及其製備機理研究。
著者從1994年開始從事磁性液體的製備、性能、機制及開發套用研究，20年來先後完成大連市攻關課題“化學共沉法製備四氧化三鐵磁性液體及其在密封領域的套用”，遼寧省自然科學基金項目“氣相液相法製備氮化鐵磁性液體及安全閥的研製”，遼寧省科技廳計畫項目“磁性液體密封安全閥的轉化與完善”、“磁性潤滑油表觀密度的研究及智慧型化測量儀的研製”，以及“電漿製備氮化鐵磁流體新工藝的基礎研究”、“基於電漿活化機制的納米磁性潤滑油套用基礎研究”、“交變電場/溫度場協同合成磁性潤滑油氣液界面反應機制研究”等國家自然科學基金項目及教育部的科教結合課題。本書是在完成這些課題的過程中發現、總結、提煉、整理而成。
本書結合高校多學科的特點，對磁性液體的結構組成、製備檢測、性能套用等進行了全面、系統地介紹，尤其在製備方法上,除介紹常規方法外,還將電漿技術引入磁性液態智慧型材料的研製，實現了常壓下用物理方法控制氣液兩相化學反應的速率，提出製備氮化鐵磁性液體的一種新方法和新工藝（此法已獲發明專利）。
根據磁性液體在磁場中表現出的性能,所研製的科教結合儀器也獲得七項發明專利，同時,其科研與教學相結合的成果連續四屆獲得遼寧省教學成果一等獎。根據“科研與教學緊密結合，培養國內學生創新能力”的理念，全書設定八章內容，前六章主要介紹軟磁液體智慧型材料磁性液體、磁性潤滑油的發展概況、結構組成、製備檢測、性能套用；第七章介紹典型的磁場和簡單磁場的設計及基於磁場下特殊載體上磁性液體的行為研究；第八章設定兩部分內容，一部分是普通基本量的測量方法,主要是考慮不同專業學者的差異；另一部分是根據磁性液體在磁場中的性能,設定12個具體的實驗研究項目，可以作為初學者增加感性認識的實踐環節。
本書框架由著者構思,主要章節依託著者的博士論文“納米磁流體的電漿製備及其套用基礎研究”，其中第八章“普通基本量的測量”是依託著者主編、由高等教育出版社於2012年再版的“‘十五’規劃教材”《大學物理實驗》，以及根據著者所做的磁性液體實驗結果整理而成。在本書的編寫過程中，得到了部德才博士生，李曉琦、吳鵬、徐超熙、吳繼榮等碩士生的大力支持和幫助，全書的排版、打字和部分整理、編寫方面她（他）們都做了大量的工作，特此深表感謝。
由於著者水平有限，不妥之處在所難免,懇請讀者批評指正。
著 者
2013年12月
