磁性液體：功能材料中的新秀

專家介紹

李德才 現為北京交通大學教授、特聘教授、博士生導師，北京交通大學磁性液體（磁性流體）研究中心負責人和學術帶頭人。主要研究方向為機電液磁一體化理論及應用、納米磁性功能材料制備、納米磁性功能材料理論及應用。2002年，作為第一完成人所進行的磁性液體密封的機理及應用研究成果通過了河北省科技廳的鑒定，并獲2003年河北省科技進步三等獎。作為主要完成人與總裝備部共同研究的項目“超大直徑磁性液體密封研究”獲2007年全軍科技進步三等獎。

提起磁性材料，你首先會想到什么呢？是各種金屬磁性材料，還是以鐵氧體為代表的非金屬磁性材料，抑或是高分子和無機材料組合而成的各類磁性復合材料？

如果有人告訴你，除了這些常見的固相磁性材料外，現在還有一種以液體形式存在和使用的磁性材料，你是否會覺得不可思議，匪夷所思呢？日前，記者來到北京交通大學磁性液體研究中心，采訪了該中心的負責人李德才教授。在李教授的實驗室里，他在普通的瓷碗里裝滿了巧克力色的液體，隨著碗下面磁鐵移動，碗中的液體變化成一朵朵形狀各異的蓮花，讓人驚嘆。為什么會產生這種奇妙的現象呢？李教授向記者揭開了磁性液體的神秘面紗。

神奇的磁性液體

記者：對普通讀者來說，他們對磁性液體材料這個概念會很陌生，剛才看了您的演示，更是覺得這種看似普通的液體，具有神奇的特性，請您簡單給讀者介紹一下。

李教授：磁性液體是以液體形式存在的磁性材料，它是功能材料中的一支新秀，在重力和磁力作用下能夠保持穩定， 不會出現沉淀或分層現象。它是由直徑為納米量級的磁性固體顆粒均勻分散到基載液中而形成的一種穩定的膠狀液體。磁性液體既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性，由于具有交叉特性，所以這種磁性液體材料應滿足的性能要求是：高的飽和磁化強度，在使用溫度下有長期的穩定性，在重力和電磁力的作用下不沉淀，有好的流動性。正因如此，它才在實際中有著廣泛的應用，在理論上具有很高的學術價值。磁性液體最通常的制備方法是借助于共同沉淀法制得粒徑約為10nm 的磁鐵礦之類鐵氧體之后，吸附以界面活性劑，然后分散于油或水中即制成磁流體。在我剛才的演示中，正因為液體中含有磁性粒子，隨著磁鐵的移動，碗中的磁性液體會變化成各種美麗的花朵。

廣泛的應用前景

記者：作為一種新型的功能材料，磁性液體材料在現代技術中得到越來越廣泛的應用，請您具體介紹一下。

李教授：對磁性液體的研究起源于上世紀60年代，磁性液體最初是1965年美國宇航局為了解決太空技術難題而率先研制的。自此引發了各國對這種新型材料的研究開發和應用，并不斷地取得新的進展，一步步從實驗室邁向實用化。目前，應用最廣的典型用途便是磁性液體密封，還有利用磁性液體的重力分選技術，以及加速度計等方面均已實用化。磁流體的應用現已擴展到機械、電子、能源、化工、冶金、船舶、航天、遙測、儀表、印刷、環保、衛生、醫療等諸多領域， 在密封、冷卻、潤滑、醫學、發動機、壓縮機、換能器、計量閥、造影劑、生物學、精密研磨、阻尼減振、礦物分離、油水分離、快速印刷、定向淬火、執行元件、磁疇觀察等其他方面。

記者：這種神奇的磁性液體，會給老百姓的生活帶來什么影響呢？

李教授：近年來，磁性液體在生物醫學上的應用日益受到人們關注，被人們形象地稱為“生物導彈”，在外磁場作用下，磁流體作為藥物的載體可以在人體內靶向給藥，對治療腫瘤效果顯著。另外也用于X-射線或NMR診斷中的不透光材料。德國已將該項技術用在臨床上，磁性流體與藥物混合在一起，德國已將該項技術用在臨床上，磁性液體與藥物混合在一起，直接作用于病灶部位，治療惡性腫瘤并取得了很好療效，因此磁性液體在醫學上也大有作為。

科研碩果累累

記者：您作為北京交通大學磁性液體研究中心的學科帶頭人，您所帶領的團隊取得了一系列的研究成果，請您具體介紹一下。

李教授：北京交通大學磁性液體研究中心是集理論研究，產品研發與制造于一體的綜合機構。目前，中心擁有國內最先進的磁性液體制備和產品加工設備，可以生產水基、煤油基、氟油基、機油基和二酯基等多種基液的磁性液體；研制的磁性液體爬坡、磁性液體爬桿、磁懸浮地球儀、磁性流體懸浮儀和磁性液體特殊性能顯示儀等科普展品被各大專院校和科技館所廣泛采用，作為科技館展品，在展覽中受到了大家的歡迎。比如其中的磁性液體爬坡裝置，當磁場加到磁性液體上時，在磁性液體內部將產生體積力，利用這一作用，可演示“水”往高處流的現象，使人認識磁性液體這種新型功能材料的特殊性質，發現它與一般液體的不同，思考“水”往高處流的機理。磁性液體懸浮儀是一種集機械、電子、化學于一體的高科技產品。該產品具有體積小、重量輕，演示效果好等特點。

中心生產的磁性液體密封產品已經達到國際先進水平，成功應用于國防、工農業生產等眾多領域；十幾年來，中心積累了豐富的研發與制造經驗，獲得了各行各業的一致好評。單晶硅爐磁性液體密封裝置、軍工大直徑磁性液體密封裝置的研究在國內處于領先地位。由于磁性液體密封產品打破了國外對該技術的壟斷，每年為國家節約了大量的外匯。

科研貴在堅持

記者：作為我國較早從事磁性液體研究并取得突出成就的個人，您在科究中最深的體會是什么？

李教授：從1989年至今近20年的時間里，我一直從事磁性液體的理論及應用研究。20年前，當選擇磁性液體作為自己的科研方向時，當時從事這項研究的人很少，很多人不了解磁性液體，對此抱有懷疑的態度，并且不看好該研究項目，但我認準的事，就會堅持不懈，不會動搖。實踐證明，只要堅持下去，就會出成果。另外一個感受就是在研究中，特別要注重理論與應用的結合，應該把理論研究的成果轉化為產品，如今，產品已在很多領域得到廣泛應用。

至今，已主持國家自然科學基金4項，軍工項目6項，省部級項目4項，橫向項目20余項；2003年獲科學出版基金資助，出版了國內第一本全面介紹磁性液體的學術專著《磁性液體理論及應用》（科學出版社），已批準專利15 項(均為第一發明/設計人)，其中發明專利4項。特別要感謝的是，北京市科委對自己的研究也給予了大力支持。

在研究中，不要封閉自己，積極參加國際學術交流，把握國際最新研究動向。比如1998年，第八屆國際磁性液體（磁性流體）會議在羅馬尼亞召開，我作為首次被邀請的中國大陸唯一學者參加了會議并宣讀了論文。2001年參加在德國舉行的第九屆國際磁性液體會議并接受德國布萊梅大學邀請，在德國從事磁性液體制備、磁性液體傳感器研究等工作。2004年在巴西召開的第十次國際磁性液體大會上發表會議論文4篇。2007年作為中國大陸的唯一學者參加了在捷克斯洛伐克召開的第十一次國際磁性液體會議，并宣讀相關論文。

科研重要，也不忘教書育人，1999年獲北京市青年骨干教師稱號。2001年獲第五屆詹天佑北京交通大學專項獎。2007年，所負責的《機械設計》課程被評為北京市精品課程；2008年，所負責的《機械設計》雙語課，被評為國家級雙語教學示范課程；2008年被評為北京交通大學優秀教師。展望未來，對該項研究充滿信心。

（責任編輯 鄧愛華）