修正磁化模型的多组分铁磁性颗粒运动研究

铁磁性颗粒因具有铁磁性被广泛应用于化工环保、生化工程和能源等各个领域,磁场具有的穿透性质,对于采用铁磁性颗粒的系统,可通过改变磁场控制系统内颗粒的运动状态.文章基于传统的磁化模型,采用相对参考系转换方法,提出了适用范围更广的修正P-E磁化模型,可以计算铁磁性颗粒在任意方向磁场作用下所受磁化力.通过有限体积法(FVM)与离散单元法(DEM)耦合进行数值模拟,验证了修正P-E磁化模型的精确性,并模拟多组分颗粒在磁场中的运动,对比了铁磁性颗粒与惰性颗粒在不同配比及不同磁场条件下的运动特性,对颗粒分布、颗粒速度矢量和颗粒总能量变化3个方面进行分析.结果表明:在多组分颗粒系统中,铁磁性颗粒依旧保持成链特性,但成链速度与长度降低;随着铁磁性颗粒占比提高,铁磁性颗粒初始能量增大,聚链数量与成链长度将有所增加,约束惰性颗粒能力增强;此外,施加水平与竖直方向磁场时,多组分颗粒系统达到稳定速度最快,可以通过增大铁磁性颗粒占比有效提升稳定速度,使系统更快趋于稳定;而施加含有倾角的磁场时,随着铁磁性颗粒占比升高,铁磁性颗粒达到稳定状态需要的时间逐渐降低,较难通过改变铁磁性颗粒占比缩短稳定所需时间.

铁磁性颗粒辅助微波加热分解南海神狐海域天然气水合物实验研究

南海北部陆坡神狐海域是中国天然气水合物首次试采区,90%以上的水合物储存在泥质粉砂地层中。为实现天然气水合物的高效开发,必须提高泥质粉砂中天然气水合物的平均产气速率和能量效率比。笔者以泥质粉砂作为水合物合成基底,对合成的甲烷水合物开展了微波加热分解实验,研究了加入不同种类铁磁性颗粒对甲烷水合物分解的影响规律。试验结果表明,在平均产气速率和能量效率比方面,加入铁钴合金粉末的实验组表现最佳,相较空白组提高22.66%。加入纳米钡铁氧体颗粒对反应前期分解效率具有显著促进作用,纳米颗粒的小粒径和大比表面积有助于其均匀分布,优化了润湿性和表面张力,降低了“贾敏效应”。经Avrami模型分析表明,铁磁性颗粒对微波分解水合物具有良好的促进作用,其中纳米钡铁氧体效果最显著。

机油铁磁性颗粒在线监测传感器研究

以检测发动机机油中铁磁性颗粒为目的,对铁磁性颗粒在线监测传感器进行研究。基于磁力检测原理,设计并分析了一种电磁式铁磁性磨粒监测传感器,开发了机油铁磁性颗粒在线监测传感器(Ferrum SCAN)。电磁式铁磁性颗粒监测传感器,采用磁力测量原理设计,成本低,重复性好,抗干扰能力强,分辨率高,满足在线铁磁性颗粒监测,能应用于汽车发动机机油污染较严重的工况。实验表明,铁磁性颗粒的质量与通过传感器的电流存在非线性的对应关系。

铁磁性颗粒粉末及其制造方法、各向异性磁体和粘结磁体

本发明涉及一种铁磁性颗粒粉末、其制造方法和使该铁磁性颗粒粉末进行磁取向而得到的各向异性磁体或粘结磁体。该铁磁性颗粒粉末，其特征在于，构成为通过穆斯堡尔谱测得的Fe16N2化合物相为70％以上，

铁磁性颗粒应用于乳状液膜

研究将铁磁性颗粒应用于乳状液膜（ELM），提出了一种关于乳状液膜的新的操作方式。考查了含D2EHPH的磁性油和油包水（W／O）乳滴自位于磁场中的喷柱中从水溶液里提取锌的情况，包括液滴的运动特征。对W／O液滴通过设置永久磁铁从外水相中分离出分散相，使整个操作更加柔和。在旋转磁场和交变磁场中磁性液滴的运动特性取决于磁场强度。对油包水（W／O）液滴，能被稳在磁场中并形成一种拥挤的流动床，由此可显著提高提取率，尤其是在逆流操作中，可提高相间的有效接触，据此建议使用磁性W／O液滴的运动床和喷柱的混合操作。

添加铁磁性微颗粒对沸腾传热的影响

试图从理论上分析添加铁磁性颗粒流体的沸腾传热特性 ,具体讨论了磁场梯度与重力相同、相反以及垂直三种情况时磁场对沸腾的影响 ,得出了一些有益的结论 :在磁场梯度与重力方向相同时 ,在磁场力达到一定程度的“铁磁流体“中可能不再有气泡产生 ;在磁场梯度和重力方向相反时 ,会创造一个相应于微重力的环境 ;而磁场梯度和重力方向相垂直时 ,气泡的形状和脱离的路径会有变化。

铁矿渣磁性纳米颗粒的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附潜力

【目的】制备铁矿渣磁性纳米颗粒,研究其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,促进富含铁的工业固体废弃物的资源化利用。【方法】以铁矿尾矿渣为原料,通过化学方法制备改性磁铁纳米颗粒3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4,对其进行表征,以批处理法探讨了不同pH、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)平衡质量浓度和吸附时间下3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对水体中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附潜力,并用X射线光电子能谱分析技术对吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)前后3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4的结构进行分析。【结果】成功制备出了化学稳定性良好、粒径为73~160nm的磁性颗粒3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4,磁化强度23.1emu/g,颗粒表面富含-NH_2官能团。随体系pH以及Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)平衡质量浓度的升高,3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量总体呈先迅速增加之后趋于平衡。在0~60min时,随着吸附时间的延长,3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附量迅速增加,120min后达到吸附平衡,准二级动力学模型能较好地拟合这一过程。Langmuir吸附等温模型能较好地拟合3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程,3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为158.86和88.93 mg/g。3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附机制为不饱和配合吸附。【结论】以铁矿渣等含铁的工业固体废弃物为原料,成功制备出了对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)具有较好吸附能力的磁性纳米颗粒3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4。

超顺磁性铁纳米颗粒标记对视网膜前体细胞体外培养的影响

目的：探讨超顺磁性铁纳米颗粒（SPIO）标记对视网膜前体细胞体外培养的影响并对其进行量化,探求SPIO标记视网膜前体细胞的最佳浓度。方法：来源于19d胚胎大鼠的视网膜前体细胞,以不同浓度SPIO标记（Fe3＋颗粒浓度为5.6,11.2,16.8,22.4mg/L）24～48h后,进行形态学观察和流式细胞技术、MTT和Turnel等技术分析,研究细胞增殖和凋亡情况。结果：当SPIO标记浓度低（〈5.6mg/L）时,细胞生长不受影响但转染效率较低（〈60%）,无法满足MRI示踪的要求;浓度高（〉22.4mg/L）时符合MRI示踪要求,但标记物对细胞产生毒性,影响其生长;浓度11.2～16.8mg/L时,既不影响细胞生长,也能达到较好的转染效率。结论：SPIO标记浓度在11.2～16.8mg/L范围内时为最佳,标记效率较高且不影响细胞的体外分化培养。

铁酸锌磁性纳米颗粒诱导活性氧及促死亡自噬杀伤肾癌细胞的实验研究

目的探讨铁酸锌磁性纳米颗粒(ZF NPs)对肾癌细胞(Caki-1)的杀伤效应及其与活性氧(ROS)和自噬的相关性。方法采用水相法合成ZF NPs,使用透射电子显微镜(TEM)等方法对ZF NPs进行表征测试;噻唑兰(MTT)法检测ZF NPs对Caki-1细胞的生长抑制作用;DCFH-DA染色检测不同处理组细胞内ROS水平;TEM观察ZF NPs能否诱导Caki-1细胞产生自噬泡;Western blot检测不同处理组细胞自噬强度的变化;DCFH-DA染色、MTT及Western blot探究ZF NPs杀伤Caki-1细胞过程中诱导ROS与自噬的调控机制。结果尺寸、形貌均一的ZF NPs具备可用于MRI的顺磁性。ZF NPs对Caki-1细胞具有剂量及时间依赖性杀伤效应,在此过程中,ZF NPs以剂量及时间依赖的方式诱导Caki-1细胞产生ROS,而N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)可减少ROS的积累,并减弱ZF NPs的杀伤效应。ZF NPs亦可诱导Caki-1细胞产生自噬,渥曼青霉素可抑制ZF NPs引起的微管相关蛋白1轻链3-二型(LC3-Ⅱ)蛋白积累,并减弱ZF NPs的杀伤效果。ZF NPs与海藻糖联用则会诱导更强的肿瘤杀伤效应,机制为海藻糖可增加ZF NPs杀伤Caki-1细胞过程中ROS的积累及促死亡自噬的强度。在此过程中,NAC抑制ROS可减弱ZF NPs诱导的自噬强度,渥曼青霉素抑制自噬亦可减少ROS的积累。结论ZF NPs具备成为MRI造影剂的潜力,并可诱导ROS及促死亡自噬交互调控杀伤Caki-1细胞。

电磁颗粒阻尼器模型及铁磁颗粒力学特性研究

通过安培环路定理得到了电磁环境下颗粒阻尼器腔体内部的磁场分布,推导并获取了磁化的铁磁性颗粒内部磁场强度与外加磁场之间的关系。在此基础上,将磁化颗粒看作磁偶极子,对电磁场作用下铁磁性颗粒之间的受力特性进行了分析,并通过有限元法对颗粒之间的受力进行了验证。研究结果表明:电磁颗粒阻尼器(EPD)内颗粒所受磁力主要是磁化颗粒之间的相互作用,颗粒所受磁力与颗粒间的距离,以及颗粒之间距离向量与磁场的空间位置关系有关;距离越远,磁力越小。当两颗粒相对位置与磁场方向一致时,颗粒之间表现为吸引力;而当两颗粒相对位置与磁场方向垂直时,表现为排斥力。最后,结合离散元法,建立了电磁颗粒阻尼器的离散元模型,并通过实验对比了电磁颗粒阻尼器腔体内的颗粒分布,验证了模型的有效性。为电磁场下颗粒阻尼器阻尼耗能特性的研究奠定了理论基础。

强磁场对锰锌铁氧体前驱体纳米颗粒形貌的影响

在共沉淀制备非铁磁性锰锌铁氧体前驱体纳米颗粒的过程中,分别施加零磁场、弱磁场(0.1～0.7 T)和强磁场(10 T),探讨磁场对非铁磁性锰锌铁氧体前驱体纳米颗粒形貌的影响规律.结果表明,当磁感应强度超过某一临界值时,非铁磁性纳米颗粒由球形颗粒向链状颗粒,然后向棒状或者纤维状颗粒转变.在10 T的强磁场下,纳米颗粒长成长径比很大的纤维状,能谱分析结果表明,纤维状颗粒主要为复合铁氧体,而非单一的沉淀产物.随着反应温度增加、溶液滴加时间延长将使纤维直径降低.

超顺磁性纳米铁标记大鼠骨髓基质干细胞的实验研究

目的研究超顺磁性纳米铁粒子(superparamagnetic iron nanoparticle,SPIO)标记骨髓基质干细胞(bone mar-row stem cells,BMSCs)对其存活、增殖能力的影响,确定最佳标记浓度。方法分离、纯化4周龄SD大鼠的BM-SCs,分别用15、25、50 mg/L浓度的SPIO标记1×106个BMSCs分别作为实验组1、实验组2、实验组3,未做标记的BMSCs为对照组。用普鲁士蓝染色法和透射电镜鉴定SPIO-BMSCs的效率,台蓝染色法观察SPIO-BMSCs的存活,MTT比色法检测SPIO-BMSCs增殖活性。结果普鲁士蓝染色显示,随SPIO浓度的升高,标记的细胞染色程度逐渐加深。透射电镜检查显示细胞内含致密铁颗粒。实验组1的细胞增殖性与对照组差异无统计学意义(P>0.05),实验组2和实验组3与对照组相比,死亡细胞增多,细胞增殖性受到明显抑制(P<0.05)。结论培养基SPIO浓度在15 mg/L时,SPIO对BMSCs标记效率较高,且不影响其存活、增殖。

磁流体在铁谱技术中的应用研究

通过对某矿井提升机滑动轴承工况的实际监测 ,考察了磁流体对铁谱仪中非铁磁性颗粒沉积的影响 .结果表明 :磁流体可以使非铁磁性颗粒有效地沉积在铁谱仪的谱片上 ,使谱片携带更加全面的信息 ;磁流体对非铁磁性颗粒的“磁化”作用具有选择性 .

一种新的磨损颗粒定量分析指标

通过改进传统的直读式铁谱仪研制了一种新型的金属磨粒分析仪，利用该仪器考察了不同条件下的铁磁性颗粒油液、弱磁性颗粒油液及其颗粒混合液在沉积管内的沉积特性，并重新定义了磨损颗粒定量分析指标——总磨损量指标Ｑａ。

除铁器在立式泵磁悬浮轴承中的应用

磁悬浮轴承立式斜流泵在工作时,输送的流体中往往含有铁磁性颗粒与非磁性颗粒。在磁力的吸引下,铁磁性颗粒易被吸附到磁轴承的工作间隙中并与非磁性颗粒凝聚成团,造成磁轴承磨损。为了解决这个问题,根据磁轴承工作间隙附近流场特性,在现有的立式斜流泵结构上增设一个永磁除铁器装置。考虑多场耦合方式,建立除铁器数学模型。利用数值模拟方法研究除铁器及磁轴承工作间隙周围颗粒相的分布以及其运动情况。结果表明:远离磁轴承工作间隙处的铁磁性颗粒和非磁性颗粒随流场流动方向流动,随之被输运至泵出口;磁轴承工作间隙周围的铁磁性颗粒能够较好地被除铁器吸附,并与非磁性颗粒凝聚成团;随着吸附粒团的增大,由于外围粒团受磁力变小,部分粒团逐渐脱落并被流体带走,这种情况周期性地发生;此外,磁轴承工作间隙周围的被吸附粒团也起到阻止后续颗粒进入磁轴承工作间隙的作用。

磁流体在矿井提升机滑动轴承铁谱监测中的应用

在利用铁谱技术对提升机滑动轴承运行状态进行故障监测时 ,非铁磁性颗粒的沉积是个问题 ,通过对某矿井提升机故障监测的实例来阐述磁流体在解决这一问题中的重要应用 ,提出磁流体的“磁化”作用 ,并指出磁流体“磁化”非铁磁性颗粒时具有选择性 .

基于电磁感应原理的油液中铜颗粒检测方法研究

利用基于电磁感应原理的铁量仪对润滑油中多种尺寸和浓度的铜颗粒进行了测量方法研究。在实验室条件下,分别配置了含有尺寸为50μm、100μm、167μm铜颗粒的多种浓度的油样,利用铁量仪分别测量各油样并统计读数变化规律。分析结果表明,含大尺寸铜颗粒油样的铜颗粒质量与铁量仪读数之间呈线性关系,即可利用铁量仪检测润滑油中的大尺寸铜颗粒。

油液中磨粒分析磁滤谱仪的设计

针对滤谱法中滤膜上磨粒分布不规则,不易区分铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒的问题,设计一种磁滤谱仪,它在原油液检测滤谱仪的基础上,通过引入自动运动控制机构,提高了工作效率;同时在下过滤端安装永磁铁,使油样中的铁磁性颗粒能在滤膜上沿磁力线方向分布。通过有限元方法确定该磁滤谱仪的磁场强度和磁场方向。实验结果表明,磁滤谱仪制备的滤膜上的铁磁性颗粒沿磁力线分布,能很快地区分出铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒,提高了铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒区分的准确度,提高了工作效率和可信度。

中国磁粉心产业现状及发展前景

只要电子行业在发展,金属磁粉心市场就有拓展的空间,近年来磁粉心在特殊领域得到广泛应用;但是,技术上占有优势的国内企业只有为数不多的几家,95%以上的市场被国外企业控制。