专利摘要

一种液体吸波性能的磁场调控方法，先制备具有纳米颗粒的磁性液体，测试磁性液体的粘度数据，然后根据磁性液体的粘度数据计算磁场梯度值，再根据磁场梯度值构建用于调控液体吸波性能的非均匀磁场，最后将磁性液体置于磁场中，根据磁场中的磁场力对磁性液体吸波性能进行调控；本发明利用磁场调控的手段来调整磁性液体的电磁吸波性能，其利用纳米颗粒在磁场力作用下从均匀态到非均匀态分布的特点，实现对磁性液体的电磁吸波性能的调控；调控手段简单，可控性强，完全可以满足吸波在线调控的要求。

权利要求

1.一种液体吸波性能的磁场调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备具有纳米颗粒的磁性液体；

2)测试磁性液体的粘度数据；

3)根据磁性液体的粘度数据计算磁场梯度值；

4)根据磁场梯度值构建用于调控液体吸波性能的非均匀磁场；

5)将磁性液体置于磁场中，并根据磁场中的磁场力对磁性液体吸波性能进行调控。

2.根据权利要求1所述的一种液体吸波性能的磁场调控方法，其特征在于：所述的步骤1)制备具有纳米颗粒的磁性液体，具体为：将液体石蜡与煤油混合，采用玻璃棒搅拌均匀，制作溶剂液体；将纳米粉末溶于制作好的溶剂液体中，搅拌均匀，获得具有纳米颗粒的磁性液体；其中纳米粉末是由铁氧体、石墨烯和乙醇溶液制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种液体吸波性能的磁场调控方法，其特征在于：所述的步骤3)根据磁性液体的粘度数据计算磁场梯度值，具体为：先构建磁性液体在梯度磁场中的动力学模型，然后根据动力学模型计算磁场梯度值。

4.根据权利要求1所述的一种液体吸波性能的磁场调控方法，其特征在于：所述的步骤5)中根据磁场中的磁场力对磁性液体吸波性能进行调控，具体为：根据磁场中的磁场力控制磁性液体的分布状态，其中，磁性液体的分布状态由均匀变化至非均匀；根据磁性液体处于均匀状态下的电磁参数和处于非均匀状态下的电磁参数，得到磁性液体吸波性能的调控结果。

说明书

技术领域

本发明涉及吸波材料磁场调控技术领域，具体涉及一种液体吸波性能的磁场调控方法。

背景技术

近年来，吸波材料的发展已经非常成熟，不管是具有微观纳米材料的吸波材料还有具有超材料结构的吸波体，都可以对电磁波进行吸波控制，但这些吸波器件并不能实现在线调控吸波频带的效果，对于具有智能调控的吸波器件来说，设计具有可在线调控的吸波结构成为现在研究的重点。

当前可实现电磁波在线调控的手段有两种：第一种是对固体吸波器件(以VO2吸波材料为主)电磁属性进行在线调控，这种材料虽然可以通过温度的变化实现其对电磁波吸波频带的再去爱线调控，但这种调控反应周期长，材料属性要求高，并不利于快速吸波调控。第二种是对具有频选结构的谐振环表面通过外场的刺激(力场、热场、电场等)实现谐振环结构变形的控制，这种调控手段虽然快速、简单，但并不能改变频选结构固有的窄带的劣势。

混有纳米颗粒的吸波液体介质由于液体材料利于纳米材料的分散且容易制备的优势，已成为现有吸波材料重要的选择之一。目前液体介质的的吸波材料局限于对吸波宽带的拓宽，目前，尚未有关于混有磁特性的纳米吸波液体介质通过外加磁场来调控吸波频带的方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种液体吸波性能的磁场调控方法，利用调控纳米材料在液体介质中均匀态与非均匀态分布的属性，实现对磁性液体吸波性能的调控。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种液体吸波性能的磁场调控方法，包括以下步骤：

1)制备具有纳米颗粒的磁性液体；

2)测试磁性液体的粘度数据；

3)根据磁性液体的粘度数据计算磁场梯度值；

4)根据磁场梯度值构建用于调控液体吸波性能的非均匀磁场；

5)将磁性液体置于磁场中，并根据磁场中的磁场力对磁性液体吸波性能进行调控。

所述的步骤1)制备具有纳米颗粒的磁性液体，具体为：将液体石蜡与煤油混合，采用玻璃棒搅拌均匀，制作溶剂液体；将纳米粉末溶于制作好的溶剂液体中，搅拌均匀，获得具有纳米颗粒的磁性液体；其中纳米粉末是由铁氧体、石墨烯和乙醇溶液制备而成。

所述的步骤3)根据磁性液体的粘度数据计算磁场梯度值，具体为：先构建磁性液体在梯度磁场中的动力学模型，然后根据动力学模型计算磁场梯度值。

所述的步骤5)中根据磁场中的磁场力对磁性液体吸波性能进行调控，具体为：根据磁场中的磁场力控制磁性液体的分布状态，其中，磁性液体的分布状态由均匀变化至非均匀；根据磁性液体处于均匀状态下的电磁参数和处于非均匀状态下的电磁参数，得到磁性液体吸波性能的调控结果。

本发明的有益效果：

本发明创新性地利用磁场调控的手段来调整磁性液体的电磁吸波性能，其利用纳米颗粒在磁场力作用下从均匀态到非均匀态分布的特点，实现对磁性液体的电磁吸波性能的调控。调控手段简单，可控性强，完全可以满足吸波在线调控的要求。

附图说明

图1是本发明的液体吸波性能的磁场调控方法流程示意图。

图2是本发明的磁性液体在梯度磁场中的受力示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参照图1，一种液体吸波性能的磁场调控方法，包括以下步骤：

1)制备具有纳米颗粒的磁性液体：

用电子称称取10.0000g的液体石蜡与30.0000g的煤油混合，采用玻璃棒搅拌均匀，制作溶剂液体；用分析天平称取0.4000g的含有铁氧体和石墨烯的纳米粉末；为了避免纳米材料在溶剂液体中的团聚，在制作好的溶剂液体中添加容量为4.0000g的表面活性剂，其中表面活性剂成分为3.0000g的脱水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚和1.0000g的(Z)-9-十八烯酸脱水山梨醇单酯的混合物；将0.4000g容量的纳米粉末溶于添加表面活性剂的溶剂液体中，通过搅拌机充分搅拌3分钟，获得具有纳米颗粒的磁性液体；其中，纳米粉末是由铁氧体、石墨烯和乙醇溶液制备而成，其中铁氧体的用量为10.0000g，石墨烯的用量为2.0000g，乙醇溶液的用量为300g；

2)测试磁性液体的粘度数据：将具有纳米颗粒的磁性液体放入固定容器瓶中，选择型号为NDJ-5S的粘度计，采用粘度计转子测出磁性液体的粘度数据；

3)根据磁性液体的粘度数据计算磁场梯度值：

先构建磁性液体在梯度磁场中的动力学模型，构建过程如下：参照图2，图2是磁性液体在梯度磁场中的受力示意图，其中，固定容器右侧为产生梯度磁场的磁铁；N极设置在靠近容器一侧；S极设置在远离容器一侧；容器中的小圆点颗粒表示本实施例中的纳米颗粒；Ff为纳米颗粒所受的流体阻力；FM为纳米颗粒所受的磁场力；

根据牛顿第二定律，构建动力学模型，如下式(1)所示：

公式(1)中：u表示纳米颗粒的速度，单位为m/s；Ff为纳米颗粒所受的流体阻力；FM为纳米颗粒所受的磁场力；m为纳米颗粒的质量；t为时间；

根据动力学模型计算磁场梯度值：具体的，公式(1)中，纳米颗粒所受的磁场力FM公式如下式(2)所示：

FM＝μfKP(2)

公式(2)中，μf为纳米颗粒的磁导率；K为常数，具体数值依据纳米颗粒的性能进行选取；P为磁场梯度值，其计算公式见下式(3)；H为磁场强度。

公式(3)中，x为含有纳米颗粒的容器长度中的局部长度，其具体长度值根据实验需求进行需求；

纳米颗粒在流体中受流体阻力，得到纳米颗粒周围流体中的剪应力τrθ和静压强p分布，具体如下公式(4)、和公式(5)所示：

公式(4)、公式(5)中：μ为流体动力粘度；u为纳米颗粒与流体相对速度；R为纳米颗粒半径；p0为来流压力；ρ为流体密度；

流体对单位面积球体纳米颗粒表面的曳力，即表面摩擦应力τs，如下公式(6)：

τrθ在z轴的分量为下式(7)：

整个球体表面摩擦曳力在流动方向上的分量，即表面曳力Fτ如下式：

流体静压强对整个纳米颗粒表面的作用力在流动方向的分量见下式(9)：

纳米颗粒在液体中受浮力Fb如下式(10)；其中，浮力Fb与流体运动无关；

故流体对纳米颗粒的形体曳力Fp如下式(11)：

Fp＝2πμRu(11)

流体流动对纳米颗粒表面的总曳力Ff为表面曳力Fτ与形体曳力Fp之和，即根据公式(8)和公式(11)，得出纳米颗粒表面的总曳力Ff如下式(12)：

Ff＝6πμRu(12)

由于流体流动状态不同，因此，引入下式(13)的纳米颗粒雷诺数Rep：

公式(13)中，dp为纳米颗粒的直径；

严格地，只有满足Rep<0.1的爬流条件才符合公式(12)的求解，故引入曳力系数CD；当Rep<2的层流区，有

从而纳米颗粒表面的总曳力Ff修正为：

公式(15)中，Ap为纳米颗粒在流体流动方向上最大投影面积；

将公式(15)和公式(2)代入动力学模型的公式(1)中，则可以得出磁场梯度值P；

4)根据磁场梯度值构建用于调控液体吸波性能的非均匀磁场：依据公式(3)，在含有纳米颗粒的容器长度中的局部长度x方向求积分，直至求解出每一个容器位置下磁场强度H，并根据每一个位置的磁场强度H构建用于调控液体吸波性能的非均匀磁场；

5)将磁性液体置于磁场中，并根据磁场中的磁场力对磁性液体吸波性能进行调控：

根据磁场中的磁场力控制磁性液体的分布状态，其中，磁性液体的分布状态由均匀变化至非均匀；未加磁场前，容器中的磁性液体均匀分布，当加入一定磁场梯度的磁场时，容器中的磁性液体呈现非均匀分布，即偏向磁场一侧；如图2中，容器中的磁性液体正在由均匀分布转变为非均匀分布，其转变结果显示为磁性液体均偏向右侧的磁铁方；

根据磁性液体中纳米颗粒处于均匀状态下的电磁参数和纳米颗粒处于非均匀状态下的电磁参数，得到磁性液体吸波性能的调控结果；在磁性液体中纳米颗粒处于均匀状态下时，通过探针法和自由空间法测出磁性液体的复介电常数和复磁导率，由远场理论可求出磁性液体的电磁吸波性能；在磁性液体中纳米颗粒处于非均匀状态下时，通过等效电磁参数理论，可求出磁性液体的电磁吸波性能；最终实现磁场对磁性液体吸波性能的调控。

一种液体吸波性能的磁场调控方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。