專利名稱：在地面上制造流體的失重和微重力狀態的方法
技術領域：
本發明涉及一種在地面重力環境下制造流體失重和微重力狀態的方法。特別是利用磁性液體的強磁性和流動性在普通磁場強度下用磁力抵消重力的方法制造流體的失重和微重力狀態的方法。
背景技術：
目前人們利用落井、落塔、飛機、火箭等獲得流體失重和微重力狀態，其微重力實驗時間很短，僅10s左右，很難滿足一般的實驗要求；利用衛星、航天飛機等繞地球飛行的航天器可獲得長時間的流體失重和微重力狀態，但投資高，風險大，遠沒有地面上方便；在地面上用超強磁場使玻璃晶體懸浮，再用激光使玻璃晶體熔化而制造流體微重力狀態，需要超導電磁體和復雜的設備才能產生這樣的超強磁場，獲得流體失重和微重力狀態難度很大。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種在地面的引力場環境中設計制造一個特殊的普通磁場強度的合成磁場，使磁性液體受到的磁力和重力抵消，從而經濟、方便、穩定地制造流體的失重和微重力狀態的方法。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為一種在地面上制造流體的失重和微重力狀態的方法，選用磁性液體，在地面上設計一個均勻磁場和均勻梯度磁場疊加的普通磁場強度的合成磁場，均勻磁場使磁性液體呈飽和磁化狀態，均勻梯度磁場使磁性液體的任意一點都可以受到一個與重力大小相近，方向相反的穩定的磁力作用，從而在地面上制造流體的失重和微重力狀態。
所述磁性液體可以是直徑10nm左右的固體磁性微粒包裹一層表面活性劑分子后均勻地分散在水、油、脂或液態金屬等載液中形成的穩定的膠體溶液。
所述磁場強度為普通磁場強度，其均勻磁場由一對相同軸心、相同匝數、相同電流方向的線圈產生，其均勻梯度磁場由一對相同軸心、相同匝數、相反電流方向的線圈產生。
與現有技術相比，本發明利用磁性液體的強磁性和流動性在普通磁場強度下用磁力抵消重力的方法制造流體的失重和微重力狀態。設備簡單，投資很小；失重和微重力狀態穩定可靠，持續時間長。
圖1為本發明實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
如圖1所述的一種在地面上用磁性液體制造流體的失重和微重力狀態的方法，選用磁性液體1，在地面上設計制造一個均勻磁場和均勻梯度磁場疊加的普通磁場強度的合成磁場，均勻磁場使磁性液體1呈飽和磁化狀態，均勻梯度磁場使磁性液體1的任意一點都可以受到一個與重力大小相近，方向相反的穩定的磁力作用，從而在地面上制造流體的失重和微重力狀態。一對外線圈3，相同軸心，相同匝數，相同電流方向，當R1＝2h時，建立一個均勻磁場，使磁性液體1達到飽和磁化狀態。另一對內線圈2，相同軸心，相同匝數，電流方向相反，當3R2＝2h時，建立一個均勻梯度磁場。均勻梯度磁場和均勻磁場分別由兩組同軸的線圈產生并同軸疊加合成(a，b，c)區域，調節電流大小改變均勻梯度磁場強度，使得磁性液體1的任意一微團處于(a，b，c)區域內的任意一點都可以受到一個與重力大小相近，方向相反的磁力的作用，從而使磁性液體1處于失重和微重力狀態。磁性液體是一種現有技術制備的磁性流體。本發明采用的磁性液體是直徑10(nm)左右的固體磁性微粒包裹一層表面活性劑分子后均勻地分散在水、油、脂或液態金屬等載液中形成的穩定的膠體溶液，磁性液體既具有鐵磁體的強磁性，又有一般液體的流動性。
權利要求
1.一種在地面上制造流體的失重和微重力狀態的方法，選用磁性液體，在地面上設計制造一個均勻磁場和均勻梯度磁場疊加的普通磁場強度的合成磁場，均勻磁場使磁性液體呈飽和磁化狀態，均勻梯度磁場使磁性液體的任意一點都可以受到一個與重力大小相近，方向相反的穩定的磁力作用，從而在地面上用磁性液體在普通磁場強度下制造流體的失重和微重力狀態。
2.如權利要求1所述的在地面上制造流體的失重和微重力狀態的方法，其特征是所述磁性液體是直徑10nm左右的固體磁性微粒包裹一層表面活性劑分子后均勻地分散在水、油、脂或液態金屬等載液中形成的穩定的膠體溶液。
3.如權利要求1所述的在地面上制造流體的失重和微重力狀態的方法，其特征是所述磁場強度為普通磁場強度，其均勻磁場由一對相同軸心、相同匝數、相同電流方向的線圈產生，其均勻梯度磁場由一對相同軸心、相同匝數、相電反電流方向的線圈產生。
4.如權利要求1所述的在地面上用磁性液體制造流體的失重和微重力狀態的方法，其特征是所述均勻磁場由一對相同軸心、相同匝數、相同電流方向的外線圈產生，并且，所述外線圈半徑是該一對外線圈之間距離的二倍；所述均勻梯度磁場由一對相同軸心、相同匝數、相反電流方向的內線圈產生，并且，所述內線圈半徑是該一對內線圈之間距離的 倍。
全文摘要
本發明涉及一種在地面重力環境下制造失重和微重力狀態的方法。其在地面上設計一個均勻磁場和均勻梯度磁場疊加的普通磁場強度的合成磁場，均勻磁場使磁性液體呈飽和磁化狀態，均勻梯度磁場使磁性液體的任意一點都可以受到一個與重力大小相等，方向相反的穩定的磁力作用，從而在地面上用磁性液體制造流體的失重和微重力狀態。與現有技術相比，本發明利用磁性液體的強磁性和流動性在普通磁場強度下用磁力抵消重力的方法制造流體的失重和微重力狀態，設備簡單，投資很小；失重和微重力狀態穩定可靠，持續時間長。
文檔編號B01L99/00GK1553415SQ20031010959
公開日2004年12月8日 申請日期2003年12月18日 優先權日2003年12月18日
發明者王正良 申請人:王正良