材料
中图分类号：TM27 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）12-0233-01
作为一种新的密封方式，磁性液体密封的优点有零泄漏、无固体磨损、能耗小、寿命长等，因为它具有这一系列的优点，所以传统动态密封中的一系列问题得到了解决，作为第一个被开发、被商业化的磁性液体产品，纳米磁性液体是最成熟的商业应用之一。然而，因其难度大、所需技术水平高等问题，迄今鲜有公开报道。南京大学固体微结构实验室研制出了新型憎油基磁性液体，并将其应用在旋转轴动态密封上，同时成果显著；北京交通大学李德才[1]等人也对此展开了探究，一致认为磁性液体密封具有非常可观的应用前景。
1 纳米磁性液体密封的原理、优点
磁性液体密封技术是一种非接触式密封技术，其介质是磁性液体，由于磁性液体对磁场的响应特性，把磁性液体注入到由高性能的永磁体、导磁性良好的极靴和转轴所构成的导磁回路的间隙中，会形成数个磁性液体“O”型圈，当磁性液体受到压差作用时，会在非均匀磁场中移动，不均匀磁场就会使磁性液体产生对抗压差的磁力，今儿达到新的平衡，这样就起到了密封的作用。
磁性液体密封的优点是零泄漏、无固体磨损、能耗小、寿命长等，能够解决传统密封中材料泄露、高耗能等问题。液体密封图见图1。
2 纳米磁性液体的制备方法
2.1 化学共沉淀法
目前制备磁性液体的方法中化学共沉淀法是使用最多、应用最广泛的方法之一，它的特点是速度快、回收率高、效果好等。磁性微粒的尺寸是可以根据工艺参数的改变而改变的，不仅如此，加入其它金属粒子可以使磁性微粒的性能得以改善，通过上述步骤，可以制备性能良好的磁性液体。其具体操作方法：将可溶的亞铁盐和铁盐按比例生成三氧化四铁理论量（摩尔比为1：2）较小的比例混合后，加入碱性沉淀剂，生成三氧化四铁超微粒子，然后将三氧化四铁粒子加入到含有表面活性剂的载液中煮沸，分离后便可的磁性液体。
2.2 真空蒸镀法
真空蒸镀法缺点是设备复杂程度高，对真空度程度要求高，虽然其条件苛刻，但因此制备的磁性微粒颗粒度小，粒度均匀，分散好，具体操作方步骤为：在旋转滚筒中加入含有表面活性剂的低挥发性溶剂，将筒真空化，在金属被蒸发的同时，表面活性剂也被蒸发，滚筒表面有大量金属吸附，并在载液中分散，从而制备出磁性液体。
此外还有热分解法、机械球磨法、解胶法，等离子体法等方法。
3 磁性液体的密封方法
许多学者对以磁性液体为介质的密封方式进行了很长时间的探索和研究，其中，以下研究最具代表性：M.D.Cowley和R.E.Rosenseig对磁性液体界面稳定性进行了深入研究后，得出了影响磁性液体界面稳定性的因素之一为磁场的结论[2]：北京航空航天大学的王之珊等人曾经做到持续密封时间达48h[3]；中国矿业大学的杨志伊等人曾经做到零泄漏持续密封高达上千小时，但长时间密封磁性液体失败[4]。使用磁性液体密封技术对液体进行密封难以实现长时间零泄漏的原因是：在磁性液体与被密封液体之间的界面存在着一种随着旋转速度的加快和密封压力的加大而加剧的不稳定性。因此，要实现以液体为密封介质的磁性液体密封，必须要使密封液体的速度和被密封液体的速度差额尽量缩小，降低作用于被密封液体的压力。
组合式磁性液体密封的原理为：磁性液体密封技术和双螺旋密封技术的组合，在密封领域发展越来越迅速的是螺旋密封，因为其结构简单，耐压能力较强。但是双螺旋密封装置有一个致命的缺点：其在低速运行时被密封介质出现泄漏是无法避免的，若想使其密封效果达到最优则必须尽量提高转速，但是前文所述磁性液体密封技术相比传统密封方式具有零泄漏、长寿命等优点，并且无论在静止密封，还是旋转密封都可以使液体介质零泄漏。
4 纳米磁性液体密封的其他应用
4.1 磁性液体在往复轴密封中的应用[5]
磁性液体往复密封技术成为一种崭新的动密封技术的原因是：磁流体往复密封装置不仅可以在一定程度上取代传统的旋转轴密封而且可以完成往复运动密封，从而达到往复加旋转复合运动密封的效果，因此在21世纪以来此密封技术得到了突飞猛进的发展。
4.2 磁性液体在直线型密封中的应用[6]
磁性液体直线密封技术的结构包括非导磁性轴、轴套、环形永久磁铁、极靴和磁性液体。
磁性液体密封技术的原理：在永磁铁的磁场作用下，磁性液体被束缚在极靴齿和轴套内表面之间的空隙中，构成液体密封环，因而该密封装置不仅能够承受一定压差的作用，同时还能实现往复的直线运动的动密封。
磁性液体直线运动的密封装置不仅能够传递直线运动，还能传递扭矩。因为直线密封装置包含了转轴密封装置在内，而且转轴密封装置具有转速越高，密封性能越好的特点。因此，直线运动、转动或直线运动+转动的复合运动的动密封均可通过磁性液体直线密封装置来实现，这是直线密封装置的一个突出的优点。磁性液体直线密封装置对转动密封的抗压能力高，密封性能好；该装置对直线运动的密封能力低于转动密封能力；而直线+转动的密封性能与直线密封的性能相似，但也能实现压差密封。
5 结语
在中小轴，中低速的真空、气体方面，磁性液体密封技术应用已经非常广泛，发展势头迅速，并且其发展方向是大轴径、高转速的密封。但目前来说以液体为介质时技术问题还没有得到解决，假若解决了密封液体方面的问题，磁性液体密封技术前景广阔，同时在往复轴密封和直线型密封中有应用前景。
参考文献
[1]李德才.磁性液体密封理论及应用[M].北京：科学出版社，2010.
[2]Moskowitz R.Dynamic sealing with magnetic fluids[J].ASLE Transactions，1975，18（2）：135 -143.
[3]王之珊，陈建平，赵丕智.一种新型组合密封系统的实验研究[J].北京航空航天大学学报，2000，26（4）：451-453.
[4]刘同冈，杨志伊.磁流体液体动密封结构的优化设计[J].摩擦学学报，2003，23（4）：353-355.
[5]王虎军.国外磁性液体在往复轴密封中的应用[J].科技创新与应用，2013，（36）：56-57.
[6]李德才，宋登轩，袁祖贻.磁性液体在直线型密封中的应用研究[J].功能材料，1997，（01）：97-99.
