变压器油基磁流体的聚集动力学与电物理性质

磁流体具有可调的结构和电物理性质，使其在自适应光学系统、生物医学传感器和微机电设备中具有广阔前景。然而，其微观结构在不同磁场下的动态演化仍未被充分探索。本研究考察了含有 0.2–10 vol% 磁铁矿纳米颗粒的变压器油基磁流体的结构和介电性质，频率范围为 20 Hz 至 10 MHz。特别关注聚集体在交变磁场作用下的重取向动力学。实验结果表明，低纳米颗粒浓度导致介电常数和电导率线性增加，与 Maxwell-Wagner 模型一致。而较高浓度由于细长聚集体的形成，表现出电导率饱和和色散效应。基于 Boyle 极化模型的分析描述了与聚集动力学相关的弛豫和结构变化。磁场方向的变化引发聚集体重构和显著的结构转变。在早期阶段，形成细长链，随后逐渐增粗直至达到平衡状态。升高温度通过降低介质粘度和聚集体有序度来加速这些过程。这些发现强调了重取向动力学在设计高速磁传感器、隔振系统以及动态磁场环境中运行的自适应设备中的关键作用。