磁性流體是由基載液體、磁性微粒及附著在磁性微粒表面的表面活性劑組成。因此，磁性流體的粘性和懸浮的磁性微粒及表面活性劑的行為有關(guān)。同時，磁場對磁性流體微粒的行為也會產(chǎn)生影響，所以磁性流體的粘性同外磁場也有關(guān)。

1、磁性流體的粘度

1.1 沒有外磁場作用時的粘度

　　對于稀疏的磁性流體而言，磁性流體的粘性可以按Einstein公式計算，即

　　其中，η0- 沒有磁場作用是磁性流體動力粘性系數(shù);

　　ηc- 磁性流體基載液體動力粘性系數(shù);

　　φ- 磁性流體單位體積微粒所占的體積。

　　對于非稀疏的磁性流體而言，磁性流體的粘性可以根據(jù)Rosensweig公式計算，即

　　通常，磁性流體基載液體的動力粘性系數(shù) 是溫度的函數(shù)。因此，磁性流體的動力粘性系數(shù) 也是溫度的函數(shù)，即

1.2、存在外磁場作用時的粘度

　　一般地說，磁性流體的微粒科可以看作一個個的小環(huán)形電流。在外磁場的作用下，磁性流體微粒受到使其磁矩與外磁場方向一致的力矩。任何使它們偏離外磁場方向的傾向，都必須付出克服磁場作用的功。只有存在磁性流體微粒和基載液體相對運動的前提下，才能表現(xiàn)出顆粒對粘性的影響。而磁場力是控制磁性流體顆粒運動的一個因素，所以外磁場的存在，必定會對磁性流體的粘性產(chǎn)生影響。

　　若磁場存在時，磁性流體的粘度為：

　　其中，

　　m1，m2- 液體分子、磁性微粒質(zhì)量;

　　n1，n2- 液體分子、磁性流體數(shù)量;

　　a- 液體分子的平均直徑;

　　b- 磁性微粒平均直徑;

　　τ2-磁性微粒連續(xù)碰撞的平均時間;

　　M- 每個磁性微粒的磁矩;

　　H- 磁場強度;

　　C2- 磁性微粒的平均速度。

　　從方程(4)可以看出，δ依賴于磁場強度梯度，于是磁性流體粘度方程中，(1+δ)1/2就是磁場對磁性流體粘度的影響。從δ的計算方程中可以看出，如果磁場強度梯度是空間坐標的x、y和z函數(shù)，那么磁性流體的粘度在空間每一點上均發(fā)生變化。如果下列三式均成立，

　　即磁場強度梯度為常數(shù)，磁性流體的粘度在所有區(qū)域均相同。同時，從方程(4)中還可以得出，當 n2/n1=0時，即溶劑的粘度ηc為

2、實驗研究

　　圖1所示為磁性流體粘度測試實驗裝置。從公式(4)分析中可以看出，只有當磁場梯度存在的時候，磁性流體的粘度才會產(chǎn)生變化。由于溫度對磁性流體的粘度也會產(chǎn)生影響，因此，為了能觀測到磁場對磁性流體粘度的影響，所以在右圖測試裝置中另加了一個溫度計以確保溫度的恒定，從而可以觀測出磁場的變化導致的對磁性流體的粘度產(chǎn)生影響不是由于溫度的變化而產(chǎn)生的。同時，磁性流體的液面要足夠的大，磁性流體的深度要足夠的深，即磁性流體的量要足夠大，這樣就可以忽略由于粘度計測試端的觸點所帶來的誤差。

3、實驗結(jié)果及分析

　　圖2所示為磁性流體粘度隨溫度變化曲線。該曲線的測量結(jié)果是磁性流體沒有受到磁場作用下得到。從圖中可以清楚地看出，隨著溫度的逐漸升高，磁性流體的粘度在逐漸的降低，這是由于隨著溫度的升高，溶液中微粒的布朗運動加劇，使得磁性流體基載液和磁性微粒之間的旋轉(zhuǎn)速度差逐漸降低，從而粘度逐漸降低。這一特性和普通流體的粘度與溫度特性相似。

　　圖3所示為通過粘度計測量的磁性流體粘度在不同電流作用下隨時間變化曲線。在環(huán)境和磁性流體溫度不變的情況下，從圖中可以清楚地看出，在磁場作用磁性流體的開始階段，磁場越大，磁性流體的粘度的變化率越大。同時，磁性流體的粘度也越大。

　　在環(huán)境和磁性流體溫度不變的情況下，在同一電流作用下，磁性流體的粘度隨著電流作用時間的不斷增加也在不斷的增加。這是由于在電流作用前，由于熱運動，磁性微粒中的分子磁效應的總和總是可以用一個等效的圓電流表示，即分子電流。分子電流的磁矩任意取向，雜亂無章的，磁性微粒中分子的合成磁矩為零。而此時磁性流體內(nèi)各粒子的相互摩擦是產(chǎn)生粘度的主要原因。磁性流體中磁性微粒的存在，當磁性流體受到磁場作用時，磁性微粒的磁化矢量 總是要和外磁場強度矢量 的方向保持一致。同時，磁性微粒的旋轉(zhuǎn)是因為磁性流體基載液的渦旋帶動的。這樣磁性流體中分子電流由于磁性微粒的旋轉(zhuǎn)而形成微小電流環(huán)。在磁場中，微小電流環(huán)就如同電機的轉(zhuǎn)子線圈那樣受到磁力矩的作用。這個力矩總是要阻止磁性微粒的旋轉(zhuǎn)，從而造成磁性流體基載液和磁性微粒之間旋轉(zhuǎn)速度差的增大，也就使得兩者之間的摩擦力增加，導致磁性流體粘度的增加。但是，隨著時間的進一步推移，磁性流體基載液和磁性微粒之間旋轉(zhuǎn)速度逐漸趨于穩(wěn)定，這樣磁性流體的粘度逐漸恒定，磁性流體粘度的變化率在不斷的減小，最后磁性流體的粘度達到某一恒定值。如圖4所示。

　　圖4所示為溫度一定，磁性流體粘度與磁場關(guān)系。從曲線中進一步可以看出，隨著磁場的逐漸增加，磁性流體的粘度在不斷增加。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是由于磁場的增加，使得磁性流體基載液和磁性微粒之間的旋轉(zhuǎn)速度差進一步加大，從而使得磁性流體的粘度進一步增加。

4、結(jié)論

　　磁性流體粘度是磁性流體的一種重要特性。由于磁性流體是一種兩相流體，在磁場的作用下，磁性流體還要受到磁場的作用，磁性流體的粘度會發(fā)生變化。

　�、俅判粤黧w在沒有磁場作用時，作為普通兩相流體，其粘度隨著溫度的逐漸升高而逐漸減小。

　　②磁性流體在受到磁場作用時，由于磁性流體基載液和磁性微粒之間旋轉(zhuǎn)速度差的增加，其粘度要大于未受到磁場作用時的粘度;同時，在磁性流體未達到飽和前，溫度相同時，磁場越強，磁性流體基載液和磁性微粒之間的旋轉(zhuǎn)速度差進一步增加，其粘度也隨之加大，但是當磁性流體達到飽和狀態(tài)以后，其粘度隨磁場強度變化的趨勢減緩。

　　③磁性流體在受到磁場作用是，當磁場強度梯度存在變化時，沿著磁場強度梯度變化的方向上，磁性流體的粘度均發(fā)生變化;當磁場梯度為常數(shù)時，磁性流體的粘度在整個區(qū)域均相同。