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项目名称：磁性液体密封设计及应用
所获奖励：2009年度北京市科学技术奖一等奖
承担单位：北京交通大学
提起磁性材料，你首先会想到什么呢？是各种金属磁性材料，还是以铁氧体为代表的非金属磁性材料，抑或是高分子和无机材料组合而成的各类磁性复合材料？
如果有人告诉你，除了这些常见的固相磁性材料外，现在还有一种以液体形式存在和使用的磁性材料，你是否会觉得不可思议、匪夷所思呢？日前，记者来到北京交通大学磁性液体研究中心，采访了该中心的负责人李德才教授，他所负责的“磁性液体密封设计与应用”荣获2009年度北京市科学技术奖一等奖。在李教授的实验室里，他在普通的瓷碗里装满了巧克力色的液体，随着碗下面磁铁移动，碗中的液体变化成一朵朵形状各异的莲花，让人惊叹。为什么会产生这种奇妙的现象呢？李教授向记者揭开了磁性液体的神秘面纱。
神奇的磁性液体
记者：对普通读者来说，他们对磁性液体材料这个概念会很陌生，刚才看了您的演示，更是觉得这种看似普通的液体，具有神奇的特性，请您简单给读者介绍一下。
李德才：磁性液体是以液体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够保持稳定，不会出现沉淀分层现象。它是直径为纳米量级的磁性固体颗粒均匀分散到基载液中而形成的一种稳定的胶状液体。磁性液体既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性，由于具有交叉特性，所以这种磁性液体材料应满足的性能要求是：高的饱和磁化强度，在使用温度下有长期的稳定性，在重力和电磁力的作用下不沉淀，有好的流动性。正因如此，它才在实际中有着广泛的应用，在理论上具有很高的学术价值。在我刚才的演示中，正因为液体中含有磁性粒子，随着磁铁的移动，碗中的磁性液体会变化成各种美丽的花朵。
广泛的应用前景
记者：作为一种新型的功能材料，磁性液体材料在现代技术中得到越来越广泛的应用，请您具体介绍一下。
李德才：对磁性液体的研究起源于上世纪60年代，磁性液体最初是1965年美国宇航局为了解决太空技术难题而率先研制的。自此引发了各国对这种新型材料的研究开发和应用，并不断地取得新的进展，一步步从实验室迈向实用化。目前，应用最广的典型用途便是磁性液体密封，还有利用磁性液体的重力分选技术，以及加速度计等方面均已实用化。磁流体的应用现已扩展到机械、电子、能源、化工、冶金、船舶、航天、遥测、印刷、环保等诸多领域，在密封、冷却、润滑、医学、发动机、压缩机、生物学、精密研磨、矿物分离、油水分离、快速印刷、执行元件、磁畴观察等其他方面。
记者：这种神奇的磁性液体，会给老百姓的生活带来什么影响呢?
李德才：近年来，磁性液体在生物医学上的应用日益受到人们关注，被人们形象地称为“生物导弹”，在外磁场作用下，磁流体作为药物的载体可以在人体内靶向给药，对治疗肿瘤效果显著。磁性液体与药物混合在一起，直接作用于病灶部位，治疗恶性肿瘤并取得了很好疗效，因此磁性液体在医学上也大有作为。
打破技术垄断
记者：您作为北京交通大学磁性液体研究中心的学科带头人，带领团队取得了一系列的研究成果，请您具体介绍一下。
李德才：北京交通大学磁性液体研究中心是集理论研究，产品研发与制造于一体的综合机构。目前，中心拥有国内最先进的磁性液体制备和产品加工设备，可以生产水基、煤油基、氟油基、机油基和二酯基等多种基液的磁性液体；研制的磁性液体爬坡、磁性液体爬杆、磁悬浮地球仪、磁性流体悬浮仪和磁性液体特殊性能显示仪等科普展品被各大专院校和科技馆所广泛采用，作为科技馆展品，在展览中受到了大家的欢迎。比如其中的磁性液体爬坡装置，当磁场加到磁性液体上时，在磁性液体内部将产生吸引力，利用这一作用，可演示“水”往高处流的现象，使人认识磁性液体这种新型功能材料的特殊性质，发现它与一般液体的不同，思考“水”往高处流的机理。磁性液体悬浮仪是一种集机械、电子、化学于一体的高科技产品。该产品具有体积小，重量轻，演示效果好等特点。
中心生产的磁性液体密封产品已经达到国际先进水平，成功应用于国防、工农业生产等众多领域；十几年来，中心积累了丰富的研发与制造经验，获得了各行各业的一致好评。
单晶硅炉磁性液体密封装置、军工大直径磁性液体密封装置的研究在国内处于领先地位。由于磁性液体密封产品打破了国外对该技术的垄断，每年为国家节约了大量的外汇。
科研贵在坚持
记者：作为我国较早从事磁性液体研究并取得突出成就的个人，您在科研中最深的体会是什么？
李德才：从1989年至今20多年的时间里，我一直从事磁性液体的理论及应用研究。20多年前，当选择磁性液体作为自己的科研方向时，当时从事这项研究的人很少，很多人不了解磁性液体，对此抱有怀疑的态度，并且不看好该研究项目，但我认准的事，就会坚持不懈，不会动摇。实践证明，只要坚持下去，就会出成果。另外一个感受就是在研究中，特别要注重理论与应用的结合，应该把理论研究的成果转化为产品，如今，产品已在很多领域得到广泛应用。
填补国内空白
记者：请您谈谈“磁性液体密封设计与应用”取得了哪些原创性成果？
李德才：随着机械工业、化学工业、石油工业、环保工业、原子能工业、宇航工业和深海技术的迅速发展，对解决各类机械装置的跑、冒、滴、漏，提高密封的可靠性和密封技术水平提出了愈来愈高的要求。磁性液体密封具有一些传统密封无可比拟的优点。该研究取得了下列原创性成果：
一是在世界上至今为止首次系统地成功地解决了超大直径磁性液体静密封的磁路设计、参数选择、寿命提高、结构设计等关键问题。并首次成功应用于核射线收集装置的密封中；
二是在世界上迄今为止首次解决了低温大直径条件下的旋转轴磁性液体密封难题，并首次成功应用于我国最先进的雷达、坦克等现代化的军事装备中；
三是在世界上首次对往复轴磁性液体密封间隙内的磁性液体流动状态、破坏机理进行了系统地研究，首次建立了往复轴磁性液体密封件的耐压公式和往复轴携带磁性液体量的公式，为往复轴密封的研究提供了理论基础；
四是在世界上首次提出了往复轴磁性液体密封结构设计的新方法，并首次成功应用于真空镀膜机中；
五是在世界上创造性地解决了如何使磁性液体在密封间隙内均匀分布、如何提高装配的工艺水平、如何防止磁性液体高温流失等关键问题；
六是打破了国外技术封锁，成功制备了具有实用价值的纳米氟碳化合物基磁性液体、离子型磁性液体，填补了国内空白。
所获奖励：2009年度北京市科学技术奖一等奖
承担单位：北京交通大学
提起磁性材料，你首先会想到什么呢？是各种金属磁性材料，还是以铁氧体为代表的非金属磁性材料，抑或是高分子和无机材料组合而成的各类磁性复合材料？
如果有人告诉你，除了这些常见的固相磁性材料外，现在还有一种以液体形式存在和使用的磁性材料，你是否会觉得不可思议、匪夷所思呢？日前，记者来到北京交通大学磁性液体研究中心，采访了该中心的负责人李德才教授，他所负责的“磁性液体密封设计与应用”荣获2009年度北京市科学技术奖一等奖。在李教授的实验室里，他在普通的瓷碗里装满了巧克力色的液体，随着碗下面磁铁移动，碗中的液体变化成一朵朵形状各异的莲花，让人惊叹。为什么会产生这种奇妙的现象呢？李教授向记者揭开了磁性液体的神秘面纱。
神奇的磁性液体
记者：对普通读者来说，他们对磁性液体材料这个概念会很陌生，刚才看了您的演示，更是觉得这种看似普通的液体，具有神奇的特性，请您简单给读者介绍一下。
李德才：磁性液体是以液体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够保持稳定，不会出现沉淀分层现象。它是直径为纳米量级的磁性固体颗粒均匀分散到基载液中而形成的一种稳定的胶状液体。磁性液体既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性，由于具有交叉特性，所以这种磁性液体材料应满足的性能要求是：高的饱和磁化强度，在使用温度下有长期的稳定性，在重力和电磁力的作用下不沉淀，有好的流动性。正因如此，它才在实际中有着广泛的应用，在理论上具有很高的学术价值。在我刚才的演示中，正因为液体中含有磁性粒子，随着磁铁的移动，碗中的磁性液体会变化成各种美丽的花朵。
广泛的应用前景
记者：作为一种新型的功能材料，磁性液体材料在现代技术中得到越来越广泛的应用，请您具体介绍一下。
李德才：对磁性液体的研究起源于上世纪60年代，磁性液体最初是1965年美国宇航局为了解决太空技术难题而率先研制的。自此引发了各国对这种新型材料的研究开发和应用，并不断地取得新的进展，一步步从实验室迈向实用化。目前，应用最广的典型用途便是磁性液体密封，还有利用磁性液体的重力分选技术，以及加速度计等方面均已实用化。磁流体的应用现已扩展到机械、电子、能源、化工、冶金、船舶、航天、遥测、印刷、环保等诸多领域，在密封、冷却、润滑、医学、发动机、压缩机、生物学、精密研磨、矿物分离、油水分离、快速印刷、执行元件、磁畴观察等其他方面。
记者：这种神奇的磁性液体，会给老百姓的生活带来什么影响呢?
李德才：近年来，磁性液体在生物医学上的应用日益受到人们关注，被人们形象地称为“生物导弹”，在外磁场作用下，磁流体作为药物的载体可以在人体内靶向给药，对治疗肿瘤效果显著。磁性液体与药物混合在一起，直接作用于病灶部位，治疗恶性肿瘤并取得了很好疗效，因此磁性液体在医学上也大有作为。
打破技术垄断
记者：您作为北京交通大学磁性液体研究中心的学科带头人，带领团队取得了一系列的研究成果，请您具体介绍一下。
李德才：北京交通大学磁性液体研究中心是集理论研究，产品研发与制造于一体的综合机构。目前，中心拥有国内最先进的磁性液体制备和产品加工设备，可以生产水基、煤油基、氟油基、机油基和二酯基等多种基液的磁性液体；研制的磁性液体爬坡、磁性液体爬杆、磁悬浮地球仪、磁性流体悬浮仪和磁性液体特殊性能显示仪等科普展品被各大专院校和科技馆所广泛采用，作为科技馆展品，在展览中受到了大家的欢迎。比如其中的磁性液体爬坡装置，当磁场加到磁性液体上时，在磁性液体内部将产生吸引力，利用这一作用，可演示“水”往高处流的现象，使人认识磁性液体这种新型功能材料的特殊性质，发现它与一般液体的不同，思考“水”往高处流的机理。磁性液体悬浮仪是一种集机械、电子、化学于一体的高科技产品。该产品具有体积小，重量轻，演示效果好等特点。
中心生产的磁性液体密封产品已经达到国际先进水平，成功应用于国防、工农业生产等众多领域；十几年来，中心积累了丰富的研发与制造经验，获得了各行各业的一致好评。
单晶硅炉磁性液体密封装置、军工大直径磁性液体密封装置的研究在国内处于领先地位。由于磁性液体密封产品打破了国外对该技术的垄断，每年为国家节约了大量的外汇。
科研贵在坚持
记者：作为我国较早从事磁性液体研究并取得突出成就的个人，您在科研中最深的体会是什么？
李德才：从1989年至今20多年的时间里，我一直从事磁性液体的理论及应用研究。20多年前，当选择磁性液体作为自己的科研方向时，当时从事这项研究的人很少，很多人不了解磁性液体，对此抱有怀疑的态度，并且不看好该研究项目，但我认准的事，就会坚持不懈，不会动摇。实践证明，只要坚持下去，就会出成果。另外一个感受就是在研究中，特别要注重理论与应用的结合，应该把理论研究的成果转化为产品，如今，产品已在很多领域得到广泛应用。
填补国内空白
记者：请您谈谈“磁性液体密封设计与应用”取得了哪些原创性成果？
李德才：随着机械工业、化学工业、石油工业、环保工业、原子能工业、宇航工业和深海技术的迅速发展，对解决各类机械装置的跑、冒、滴、漏，提高密封的可靠性和密封技术水平提出了愈来愈高的要求。磁性液体密封具有一些传统密封无可比拟的优点。该研究取得了下列原创性成果：
一是在世界上至今为止首次系统地成功地解决了超大直径磁性液体静密封的磁路设计、参数选择、寿命提高、结构设计等关键问题。并首次成功应用于核射线收集装置的密封中；
二是在世界上迄今为止首次解决了低温大直径条件下的旋转轴磁性液体密封难题，并首次成功应用于我国最先进的雷达、坦克等现代化的军事装备中；
三是在世界上首次对往复轴磁性液体密封间隙内的磁性液体流动状态、破坏机理进行了系统地研究，首次建立了往复轴磁性液体密封件的耐压公式和往复轴携带磁性液体量的公式，为往复轴密封的研究提供了理论基础；
四是在世界上首次提出了往复轴磁性液体密封结构设计的新方法，并首次成功应用于真空镀膜机中；
五是在世界上创造性地解决了如何使磁性液体在密封间隙内均匀分布、如何提高装配的工艺水平、如何防止磁性液体高温流失等关键问题；
六是打破了国外技术封锁，成功制备了具有实用价值的纳米氟碳化合物基磁性液体、离子型磁性液体，填补了国内空白。