磁流体的应用

磁流体的应用机自07-7,王振强，03071151一、磁流体发电（magnet0hydrodynamicgengratio）1、优点：利用磁流体发电机发电，只要加快带电流体的喷射速度，增加磁场强度，就能提高发电机的功率。人们使用高能量的燃料，再配上快速启动装置，就可以使发电机功率达到1000万kW，这就满足了一些需要大功率电力的场合。节约燃料1/4-1/5，甚至更多，这是个巨大的数字，具有重要的经济意义。污染少也是与普通火力发电比较而言。磁流体发电有“种子”回收装置，起自动脱硫作用，大气污染大为减少；联合循环热效率高，热污染比火力发电减少1/3,比原子能发电减少一半，大大减少冷却水的用量。此外，还有单机容量大，可达千万千瓦1台；起动快，可在几秒钟内达到满负载；比功率很大，发电机体积和重量相对比较小等等。2、 磁流体发电机结构原理：磁流体发电机由燃烧系统，通道和磁体三大部分组成。燃烧系统包括燃烧室、喷管和空气预热系统等。燃烧室是将燃料、气化蹊剂、碱金属（种子）燃烧而获得导电气体一低温离子体。燃烧室性能的好坏，十分明显地影响整个机组的性能，根据分析，燃烧效率每降低1%，输出功率可能降低10%左右.发电通道是磁流体发电机的核心部分。它的性能的好坏在很大程度上决定了磁流体发电机能否付实用，通道的主要要求是在具有一定的热电转效率（要求20%以上）的基础上，保证可靠的长时间运行（要求3000小时以上）。按照发电通道的不同又可分为（1）连续电极型、（2）分段电极型、（3）对角线型。磁体是磁流体发电机不可缺少的重要部件，它的作用和普通发电机磁极的作用相同。大型磁流体发电机的磁体必须采用超导磁体才能满足要求。此外磁场还受电因素的限制，若磁场过强，使得气流中的霍耳电场超过击穿电场强度的临界值，通道便会被击穿，这样，功率密度便大幅度下降，这也是设计所不允许的。3、 目前发展情况：目前，中国，美国、印度、澳大利亚以及欧洲共同体等，都积极致力于这方面的研究。磁流体发电机产生电动势，输出电功率的原理如前所讲。美国阿夫柯公司建造了第一台磁流体发电机，功率为115kW。此后各国均有研究制造，美苏联合研制的磁流体发电机U-25B在1978年8月进行了第四次试验，气体-等离子体流量为2〜4kg/s，温度为2950K，磁场为5T，输出功率1300kW，共运行了50小时。目前许多国家正在研制百万千瓦的利用超导磁体的磁流体发电机。现在磁流体发电机制造中的主要问题是发电通道效率低，目前只有10%。通道和电极的材料都要求耐高温、耐碱腐蚀、耐化学烧蚀等，目前所用材料的寿命都比较短，因而磁流体发电机不能长时间运行。4、 磁流体发电机的前景：目前尚需解决问题：效率与寿命问题。要使磁流体一蒸汽联合发电站的效率达50%，便要求通道的热电转换效率达20%,而目前试验机组最高仅达15%(未除去本身励磁功率)，随着运行时间的延长，通道电极和壁材料的腐蚀、氧化，性能恶化，效率将逐渐降低，因此，热转换效率应该指出连续运行多长时间酌平均效率，才有实用价值，也就是说要在长寿命的条件下获得高效率.在目前的科技条件下，尚找不到一种电导率很高而温度要求较低的燃气，因此，只好按传统的技术方法，提高材料性能，改进通道结构，改善燃烧效率等，努力使通道延长寿命，提高热转换效率。“种子”回收、用钯盐作种子比用钾盐种子效率提高1倍，若能提高种子回收再生效率，并达99.99%以上，那么，使用钯盐种子也是有经济效益的，可是目前种子回收效率仅达20%电极在高温进行参数下能长时间使用的电极，也是目前磁流体发电急待解决的关键技术问题之一。多年来，世界各国投入相当多的力量从事理论研究和试验，从最早的石墨电极，一直到高温陶瓷电极售水冷金属电极，以至气体电极、电弧电极等等均未能取得满意的电极型式。最近报道：氧化锆镜导电陶瓷已研制成功，耐温2000‘C以上，寿命1000小时以上超导磁体在100百万千瓦磁流体一蒸汽联合电站典型设计的超导磁体，绕组总长度19米，入口平均直径3.45米，出口平均直径5.95米，如此巨大的超导线圈，在绕制和性能稳定上将会出现很多新的技术问题，低温设备和技术也不是轻而易举的。燃料、燃气、燃油比燃煤的技术问题要少得多，如燃煤排渣问题，由于发电通道霍耳电压的作用，使大型装置+灼燃烧室带有12万伏的电压，除了燃烧室需对地绝缘外，排渣过程也需要绝缘，而高温煤渣本身具有导电性，这就给排一渣过程带来困难；此外，渣与种子的作用与分离问题仍待解抉；排渣率只达50~80%，尚未达到实用要求。二、磁流体的可调折射率及其应用自Gubanov和Handrich首先提出磁流体(magneticfluid)实现的可能性和GowanKnight首次制备磁流体至今，人们对磁流体的制备及其性质已有不少的研究，并且磁流体已进入实际应用.磁流体是纳米磁性粒子弥散在非磁性溶剂中的胶体.据统计力学，对于一般的粒子,只要其尺寸足够小,就可由布朗运动均匀分布在溶剂中.但由于磁性粒子会因磁偶极相互作用而聚集,所以一般会在粒子表面覆盖一层活性剂,增强其在溶剂中的分散性.在外磁场的作用下,磁流体中的纳米磁性粒子的磁矩会沿外磁场取向，并彼此相吸而排列成链，从而表现出多变的微结构.磁流体这种复杂多变的微结构导致其具有各种奇特的光学性质,如磁致双折射、磁场调制的光透射率［及磁二向色性.这些光学特性展示了巨大的应用前景，如光开关、可调光栅、调节器等.磁场对磁流体光学性质的调制本质上是对其折射率的调制.1、 影响磁流体折射率的因素：决定磁流体折射率的因素有许多，除了磁流体本身的性质(如磁性颗粒的类型、大小、基液的性质等)外，还与磁流体的温度、外磁场等因素有关。磁流体的浓度一般用比磁化强度或磁性颗粒的体积分数来描述.大量的研究表明，磁流体的折射率随着磁化强度的增大而增大.磁流体的折射率与外磁场呈现出复杂的依赖关系.这种关系除了与磁流体本身的性质有关外，还与磁流体膜的厚度有关.磁流体的折射率与外磁场的关系大致可分为三个阶段:当磁场较小时，折射率无明显变化;当磁场超过一定值时，折射率快速增加；最后,折射率趋于饱和，即不随磁场的增加而变化。磁流体折射率的改变也与外磁场的方向有关.2、 磁流体可调折射率应用：磁场对磁流体折射率可调的特性正在许多领域展现出良好的应用前景，科学家正在积极探索研制新型的器件.Yang.S.Y等结合磁流体可调折射率的特性设计了一种光调制器.他们将一段长约10cm左右的光纤去皮再使用水湿式蚀刻将光纤包层蚀刻约2cm,使其核心部分裸露，如图6,将内径为500“m、长为3cm的毛细管套入光纤中，包住光纤中间那段蚀刻的部分・尝试将016A-m2/kg的磁性流体（其折射率在零磁场下略小于光纤核心部分的折射率）注入毛细管内.将光纤前端部分置于准直器,使光源精准进入光纤,再对蚀刻部分外加磁场，使用光检器观察光强度变化.当外加一磁场时,磁流体的折射率会变大且大于光纤核心折射率.光在光纤核心与磁流体界面不再发生全反射，因而有些光会从核心射出，如此，即可由调控磁场来控制穿透光纤的光强度.同时可以串联多个调制器来获得所要的衰减率，更可进一步发展为数字逻辑光电元件。3、 折射率可调的磁流体应用展望折射率可调的磁流体是一种全新的光学材料，有望在光调制、光开关、传感器等方面获得应用.光调制器通过改变磁流体折射率、改变光通过器件的强度及去除无用波段的光波,进而得到所需的光强度和有用的光波段.由于磁流体的折射率在外加磁场及温度下能发生相应的变化，所以能够相应研制出磁光调制器和热光调制器.同理，基于磁流体的光开关器件对光的开关作用，再通过光电转换器件进而可以得到逻辑开关.在传感器方面,可以利用磁流体折射率对温度、磁场强度产生的反应,研发出新型温度传感器和磁强度传感器.但如果作为光电器并在光通信领域获得应用，其最大的障碍是响应速度.光的变化是通过磁性粒子的团聚获得，磁性粒子在受到基液的阻力后，团聚过程将会较为缓慢,光透射对外磁场的响应时间最快也在几百毫秒,和现在的光电半导体调制器件反应速度相比根本不能相提并论.现在的工作是通过不同的基液以及磁性粒子粒径的大小来提高团聚响应的时间・由于基液的黏性不同,如煤油基大于水基,所以在具有相同磁性粒子的情况下,煤油基磁流体团聚速度一般较慢.由于磁性粒子受到范德瓦耳斯力及基液的作用，而磁性粒子粒径会影响其受力的大小，所以磁性粒子粒径也是影响团聚速度的一个因素・三、船舶艉轴磁流体密封的设计船舶后传动系统主轴密封是一类特殊密封，其特点为轴管直径较大，且存在较大的横向和轴向振动，要求密封具有自动对中能力和适应振动的跟随性；艉轴在海水或江水环境中工作,海水有严重的腐蚀性，江水中含有泥沙，对密封造成不利影响；对于油润滑艉轴密封，既要防止润滑油漏出船体外面，污染海洋环境，又要防止海水或江水进入艉轴系统，要进行双向密封。目前，我国现役船舶螺旋桨轴密封主要为接触式的骨架橡胶圈及盘根绳,随着船舶大型化和高速化,接触式密封装置的缺点逐渐暴露,由于材料和结构原因，经常出现密封损坏，导致漏油事故，丁腈密封环由于老化裂损工作寿命一般不超过8000h,同时能耗大，这些缺点制约了现役舰船向大功率、高速、减振降噪的现代化目标发展。磁流体密封技术,是解决船舶艉轴防水或防油密封的比较理想的新技术，它具有寿命长、泄漏量低、磨损少、结构简单、适合高速旋转和往复密封等一系列特点。不但可以提高主机轴功率利用率，使主轴功率耗损降低10%〜40%,

明显提高了船的航行速度；而且还可使船舶向减振降噪的低噪声现代化舰艇方向发展。1、 磁流体密封原理：to.ih-图1磁流体密封原理Fig1Tliesealingprincpleofmagueticfluid磁流体密封如图1所示，是由磁极、永久磁铁、导磁密封轴、磁流体等组成,其工作原理是:由永磁铁、磁极和具有导磁性的转轴构成闭合磁回路，利用永磁体中的磁能，在密封轴与磁极齿端的间隙内产生强磁场，将磁流体紧紧吸在密封间隙内,形成磁性液体“O”型密封环，把间隙锁住，从而实现密封。2、 船舶艉轴磁流体密封的设计船舶艉轴磁流体密封结构如图2所示。用45#钢经调质处理制成的艉轴，两端用向心球轴承支撑，艉轴的端部采用平键联接一个外径D=110皿孔径d=8mm船舶水池自行模用巴氏合金四叶螺旋桨；螺旋桨部分置于密封耐压仓内，仓壳正上方开出一个高压表孔，仓后壁开出一个泵管孔与4MPa的手摇泵相联。]12HM510231541119 17136892122231.腿辅£.53.磁坏4.密封壳体W密封体端盖6.密封仓端孟7.密封仓体配螺旋桨9■将军帽IU.1L浪动地承12,15.fL用弹性挡圈14.轴用弹性挡圈l5J6.no型橡胶密封圈；六角头嫌栓壬】.底座支架卫3,加压亲管24,25,压力表管图2船舶肥轴磁流体密封装置简图Fig2Thesealingtestschemeofstemshaft该密封装置由3个相同磁路组合形成的4级密封组成，其中3个磁环的N2S端各吸附一个尺寸相同的导磁极板，由此构成磁源，每组磁源作N2N、S2S相斥极向相对的轴向串接。筒形密封壳体及端盖用非导磁材料铝合金制成，其内孔与6块极板过渡配合。6块极板结构尺寸相同,均为＜60mmX＜15mmX13mm,每块极板内孔有6级齿槽，其结构尺寸如图3所示。图3梯形齿形Fig3Tnapeazudal为防止极板与壳体内孔壁的“外路"泄漏，采用。型橡胶圈密封。为了便于磁流体的填充，采用径向注入式，在每个极板距端面的第二道齿槽处钻＜2mm的径向孔，靠近外径扩为M5的螺孔，可用长10mm的岫丝堵封堵。油基磁流体可作为舰船艉轴密封液，对水和海水介质密封压差可以达到2MPa。随着磁流体饱和磁化强度的增加，密封的承压能力变大；随着转轴转速的增加，密封的承压能力变小；随着密封间隙的增大，密封的承压能力降低。四、磁流体传感器磁流体传感器(magneticfluidsensor，MFS)是磁流体应用的一个非常重要方面。1983年，美国著名ATA应用技术公司就开发高精度的基于磁流体动力学原理(magnetohy2drodynamics,MHD)的磁流体传感器，广泛用于大型机器模态分析、航空器风洞试验中各种振动检测。以后十多年，美国、德国、日本、罗马尼亚等国学者在新型磁流体传感器都做了大量工作，相关专利成果不断涌现，广泛用于航空航天和国防军事领域，解决各种特殊、复杂、高精度、条件恶劣下的测试问题。国内磁流体传感器的研究还属于起步阶段。1、 各种检测量的磁流体传感器根据检测量不同,分别从角度、体积、流量、磁场、加速度等几大类对磁流体传感器的研究进行介绍。1.1角度传感器磁流体应用于角度测量,一般是利用磁流体具有的流动性特点,当角度倾斜变化，磁流体发生流动,在磁流体周围的电感或电容发生变化,从而实现角度测量。例如：罗马尼亚学者Baltag等人［2］研制一种磁流体倾斜传感器。在一个非磁性容器中部分填充磁流体，外面缠绕激励线圈和检测线圈,当有水平倾斜改变时,磁流体就发生流动。在不同的截面上的磁流体所占的比例不同,激励线圈产生激励,检测线圈上的感生电势和磁流体的截面积有关,然后，通过检测线圈可以得到水平倾斜角。该传感器特点是能够检测水平方向的小倾斜角度,灵敏度高,但外界振动、磁场对其检测精度影响比较大；日本松下电器公司在2003年研究成功机动车用的角度倾斜传感器,它采用充满大量的磁流体的U形中空管;最近,日本TDK公司报道带有转换器的角度传感器的研制，转换器根据悬浮于磁流体中永磁铁运动而产生响应。如果角度变化足够大,则开关将封闭管道。1.2体积传感器磁流体应用于体积测量,多是利用磁流体具有液体特点,被检测物体可以浸泡在磁流体中，引起磁流体液面发生变化,从而实现体积测量。罗马尼亚学者lusan等人研究一种体积检测传感器。采用电容、电感的方式，磁流体和水一起作为介质材料。当物体放入容器中时，由于物体的体积会引起磁流体液面的变化，导致电容、电感介质发生变化，通过检测其频率变化得到物体的体积。该传感器由于是检测频率变化值,具有精度高,能检测任何形状的非磁性材料的特点。1.3流量传感器磁流体应用于流量测量,通常是利用磁流体具有的流动性特点,当气体流过管道时,会形成一个压差，引起磁流体流动,从而实现流量测量。文献介绍Popa等人研制的一种磁流体气体微流量传感器。利用当气泡通过放在磁流体中的线圈时,线圈会发生电势变化的特性。通过记数单位时间线圈电势变化的次数以及单个气泡的体积,从而得到流量的变化。该传感器能测出微小流量,还可以用来控制流量的大小。1.4磁场传感器磁流体应用于磁场测量，往往是利用磁流体具有随外磁场强度和方向改变介电常数的特点,从而实现磁场强度及方向测量。1999年,罗马尼亚学者Cotae等人研究磁流体作为电介质材料的电容式传感器,研究表明:随着磁流体中磁性微粒体积分数的增加，磁流体的电介质常数都呈线性增大。在磁场垂直于电场的方向，随着磁场的增加,电介质常数呈线性减少；在磁场平行于电场的方向，随着磁场的增加，电介质常数呈线性增大。可以利用这些性质检测外磁场的大小。1.5加速度传感器磁流体应用于加速度测量,一般是利用磁流体具有流动性,并具有磁性的特点。将一物体放入在磁流体中，随外界加速度变化，引起物体的运动,通过检测物体的运动量,从而实现加速度测量。文献发明位置跟踪仪器,包括带有磁流体的加速度传感器,加速度传感器安装于环绕磁流体容器而又互相垂直的轴上，容器内部充满了磁流体,一块非磁性铁芯悬浮于其中,在容器外部分布有三坐标的线圈,能够测量在6个方向的加速度变化。当出现加速度变化时,铁芯首先偏离中心位置,然后,线圈电感将产生变化,通过测量电感线圈的变化,就可以测量加速度变化；日本TABATA公司在2003年研制出一种带有检测元件的加速度传感器,检测磁流体中的变化，同时,根据检测结果中磁流体的位移,输出相应的输出值1.6其他除了以上检测量的测量外,磁流体传感器还可以用于许多其他场合。例如:罗马尼亚lusan等学者利用梯度磁场作用下，不同密度矿物在磁流体中运动轨迹不同,实现把不同密度的矿物分选开,研究开发矿物质量预处理的磁流体传感装置。印度Bhatt等学者利用磁流体研制一种微型离心开关,能够非接触式的开关控制。有文献报道把磁流体应用于机动车包裹系统的冲击感应器以及利用磁流体控制粘性阻尼的协同系数,从而实现具有振动控制的升降机。2、研究现状纵观国内外研究现状,可以得到以下几个结论:(1)磁流体传感器研究将成为未来传感器领域的热点之一；(2)磁流体传感器研究在国内目前还处于起步阶段,在国外报道的研究成果也不多,有很多工作有待深入研究；⑶对磁流体传感器研究目前主要停留在应用研究上，理论研究很少；⑷磁流体材料智能性研究很少，目前,还没有看到有相关研究成果的报道；⑸磁流体在传感器中很多场合是作为辅助部分,而不是作为主要部分，未能充分发挥磁流体的独特特性；⑹磁流体传感器的实验设计方案、验证手段等方面也不够系统和完善，与工程实际应用有较大差距。五、磁流体辅助抛光早在20世纪80年代初期，日本有人将磁场应用于光学加工中，形成了磁介质辅助抛光。一般来说磁介质辅助抛光可分为磁场辅助精密抛光、磁力研抛法、磁流变抛光以及磁流体辅助抛光等几种方法。磁场辅助精密抛光是将磁场对磁流体作用力传递到抛光盘(橡胶垫)上进行光学加工。这种方法抛光效率较低，且不能获得很好的光学表面。磁力研抛法利用磁性抛光粉在磁场中聚结成的“磁粉刷”与工件之间的相互摩擦来实现对工件抛光的。这种方法加工出的工件表面比较粗糙,易产生下表面破坏层，不能加工出精密的光学元件。磁流变抛光(MRF)技术是20世纪90年代初，美国Rochester大学光学研究中的W.I.Kordonski,I.V.Prokhorov及合作者发明的，并于90年代末将该项技术商业化。这种抛光方法利用磁流变抛光液在磁场中的流变性进行抛光,抛光效率高、不产生下表面破坏层,倍受世人青睐。该方法可在短短的几分钟内迅速使光学表面的面形精度收敛到1/202(PV值)，但表面粗糙度在1nm左右。1997年长春光学精密机械与物理研究所的科研人员在国家自然科学基金资助下，展开了磁流变抛光技术的研究，取得了较好的研究成果。被加工光学元件的表面粗糙度接1nm(rms),这已与美国技术水平相接近，同时编制了实用的适合光学数控加工的通用软件。表面粗糙度高于1nm(rms)的光学元件不能满足人们对短波段光学的研究。为了获得光学元件更好的表面粗糙度,可将磁流变抛光液中的微米尺寸的磁性微粒细化到纳米量级，进而形成磁流体辅助抛光。该方法旨在通过减小磁性抛光液中固体微粒的尺寸以及其对光学元件表面的抛光压力，来获得超光滑光学表面。虽然这种抛光方法抛光效率较低,但可作为磁流变抛光等其他抛光方法的后道工序,以期获得超光滑光学表面,满足人们对短波段光学的研究。1984年，Y.Tain和K.Kawata就已开始研究磁流体辅助抛光技术。但由于这种抛光方法抛光效率较低,并且对玻璃等硬度较大的材料抛光困难。因此,此后对该技术研究的报道并不多见。本文通过对磁流体抛光液特性的研究以及非磁性抛光粉的添加，成功实现了对玻璃光学元件的抛光。介绍这种抛光技术的抛光机理和数学模型,深入研究磁流体辅助抛光后工件的抛光区形状,以及抛光区内表面粗糙度情况。1、磁流体辅助抛光机理磁流体辅助抛光机理与磁流变抛光机理相类似，图1为磁流体辅助抛光的原理示意图。图1磁流体辅助抛光原理示意图Fig.1Schematicviewofmagneticfluid-assistedpolishing目前,磁流体辅助抛光机理被普遍认为是这样的:运动盘随主轴一起旋转,于是运动盘环形槽内的磁流体抛光液被送到运动盘和工件形成的很小间隙附近,在高梯度磁场的作用下,磁流体抛光液发生流变,形成一缎带凸起,而非磁性抛光粉则浮于磁流体表面与工件相接触。发生流变的磁流体抛光液对工件产生一定的剪切力（或正压力），从而实现对工件表面材料去除。磁流体辅助抛光可以用于对光学元件进行超光滑加工。在磁流体辅助抛光过程中,较大粒度的磁流体抛光液有利于工件表面粗糙度快速降低,较小粒度的磁流体抛光液可以获得更加光滑的光学表面。最终加工出表面粗糙度为0.76nm（rms）的光学元件，其高频表面粗糙度达到0.471nm（rms值），已满足对一定短波段光学研究的要求。磁场强度和磁流体抛光液中磁性微粒的粒度匹配问题，以及在磁流体抛光液中加入的非磁性抛光粉（如氧化瓠氧化铝、金刚石微粉等）的化学性质、尺寸、易碎性等特性还需进一步研究,以趋获得较为完美的光学元件超光滑抛光效果。六、氮化铁磁流体专用表面活性剂研究PreparationandResearchofSurfactantforIronNitrideMagneticFluidAbstract:Thespecialdesignedsurfaceactiveagentforthesynthesisofnitridemagneticfluidwasinvestigatedthdiethylenetriamineandoleicasrawmaterials.ManykindsofsurfaceactiveagentsinamideserieswerecomposedusingsolventmethodAppl~ngthesesurfaceactivatorsintheprocessofnitildeiIOnprepara—tion,thenitildemagneticfluidWasobtainedwithhigh—Keywords:plasma；nitridema~eticfluid；surfaceactiveagentersaturatedmagneticintensityandbetterchemicalstability,andoptimizedprocessvariablesweredeterminedforthesynthesisofsurfaceactiveagents.Amongtheprocessparameters,themixturerationbetweendiethyl-enetilamineandoleicandthetemperatureplaysallimportantroleforthepropertyofsurfaceactiveagents.磁性液体(magneticfluid)简称磁流体，是由表面活性剂包覆的单畴磁性纳米微粒均匀分散在载液中形成的胶体溶液，是一种纳米功能磁性材料，表观上没有磁吸引能力，但在磁场作用下，就能呈现出许多固态磁性材料所不具备的奇异特性，应用十分广泛。国际上对磁流体的制备、性能和用途的研究，已形成一门学科和特殊的技术门类。本文对合成氮化铁磁流体专用表面活性剂进行了探索性研究，以四乙烯五胺和油酸为原料，采用溶剂法合成了酰胺系列的多条件表面活性剂。将其应用于等离子体法制备氮化铁磁流体的工艺中，部分获得了磁饱和强度较高、化学稳定性较好的氮化铁磁流体，从而确定出较佳的表面活性剂的合成工艺参数。以四乙烯五胺和油酸为原料制备酰胺表面活性剂时，原料的配比和反应的温度对该类表面活性剂性能影响较大。1、 表面活性剂的适应特性表面活性剂的特殊功能在于它既能适应于一定的载液性质，又能适应于磁性粒子的界面要求。即要获得稳定的胶体溶液，包覆磁性粒子的表面活性剂，一端要对磁性粒子界面产生永久性的钉扎效应(化学吸附)，另一端要极易分散于某种载液中(和载液相溶)，这样才能阻止粒子因范德瓦尔斯力、磁力、重力而聚团下沉并很好的分散于载液中。到目前为止，用于制备氮化铁磁流体的表面活性剂为聚丁烯基丁二酰亚胺四乙烯五胺，简称PBSI(PolyButenySunccimImide)，由日本LUBRIZOL公司生产，商品名为hbrizo1.941，属于非离子型表面活性剂。PBSI本来是一种润滑油添加剂，并非氮化铁磁流体专用的表面活性剂，但用其制备的氮化铁磁流体磁饱和强度较高，稳定性较好。由于PBSI产自日本，购买不便，且价格昂贵。根据需求，参照其结构，研制出一种全新的表面活性剂，专门用于氮化铁磁流体的制备。2、 专用表面活性剂的研制参照PBSI的结构，制备酰胺类表面活性剂，由四乙烯五胺和油酸在一定温度下脱水制备，其反应方程式如下：A:RCOOH+H?NRiNHlRCONHR】NHwB:2RCOOH+HwNRiNHw・RCONHR]NHCORNZ\C：RCOOH+H?NR1NH^R—C Rt\/D:2RCOOH+2H?NRiNHa>-N=CRNH^N=CRNHR]E：RCOOH+2H2NRlNH2^H2NR1N=CRNHRNH：其中A和B为主反应，C,D,E为副反应。反应步骤如下：（1）称取一定配比（摩尔比）的四乙烯五胺和油酸，加入圆底烧瓶。⑵称取一定量溶剂（甲苯）从冷凝管口注入反应装置。（3）升温并记录由水和溶剂组成的混合物馏出点。（4）加热反应810匕直至分水器中下层的水量不再增加。⑸拆掉分水器（记录下层水的体积），保持温度在120P以上，用真空泵抽溶剂1h。实验装置如图1所示：图1溶剂法实验装置图1一磁搅样器；2.恒温加热套；3,二口烧瓶；4.分水器;冷凝管耳6锥形瓶；7.温度计；8,9.铁架台Fig.1Sketchofsolventmethoddevice3、结果与讨论试制的表面活性剂虽然有9种可用于等离子体法制备氮化铁磁流体，但考虑到应用领域对磁流体性能的要求，即稳定性要好，磁饱和强度（比磁化强度）要高，需作进一步的比较、判断。1稳定性比较用粒子浓度变化曲线来表征氮化铁磁流体的稳定性，如图2所示：编号4和8与日本PBSI的稳定性比较接近。3.2比磁化强度比较在外加磁场相同情况下，用编号4和8表面活性剂制备的氮化铁磁流体的比磁化强度与日本PBSI的相当，如图3所示。//d图2稳定性曲线Fig.2Stabilitycurveintensityofoutermagnetic图3比磁化强度曲线Fig.3Specificmagnetizationinten