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不同温度下磁性液体磁粘效应的机理分析及实验研究

姚伟君  
【摘要】:粘度为液体的重要物理性质之一,而磁性液体的粘度尤其是磁场作用下的粘度更是与磁性液体的各个应用领域密切相关。本论文从理论上分析了磁性液体粘温特性、磁粘效应产生的微观机理。设计、加工、搭建了适用于研究磁性液体粘温特性及磁粘效应的实验台,同时对国内外磁性液体磁粘效应的实验成果和理论成果进行了深入分析,指出研究中存在的不足,基于此在该实验台上测量了两种磁性液体在不同条件下粘度的变化,尤其是测得了低温条件下的粘温特性和磁粘效应,并运用磁性液体的微观机理来解释粘度实验中的各种实验现象。具体进行的工作如下: 1、设计并搭建了耐高低温适用于研究磁性液体粘温特性及磁粘效应的实验台; 2、国内外首次进行了磁性液体低温的粘温实验,在研究中发现: (1)磁性液体的粘度都随着实验温度的降低而升高; (2)温度在0℃以上时,粘度变化较为缓慢,温度在0℃以下时,粘度随温度的降低而急剧升高,粘度数据呈指数分布。 3、通过测量磁性液体在不同温度下的粘度值实验,总结出磁性液体的粘温特性,并通过理论分析产生粘温特性的原因。 4、国内外首次进行了高低温条件下磁性液体磁粘效应的研究,在研究中发现: (1)在实验中当外加磁场方向平行于磁性液体旋转轴方向时,会增加磁性液体的粘度; (2)在不同实验温度下,磁性液体粘度随磁场变化的增加量也不同,低温情况下粘度的增加量要比高温时多; (3)在外加磁场作用下,磁场强度越大,磁性液体粘度增加量也越多。 5、通过测量磁性液体在不同磁场强度下的粘度值实验,总结出磁性液体磁粘效应的特性,并通过理论分析产生磁粘效应的原因。 6、完成了不同剪切速率下磁性液体粘度变化的实验,在研究中发现:磁性液体是否受到外加磁场的作用,对其粘度值在不同剪切速率下的变化有很大影响。 7、从磁性液体的实验结果推导出磁性液体的内部微观结构,并用“链状结构”来解释粘度实验中的各种实验现象。


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