新型柔性 Halbach 阵列的制备及磁吸附性能测试开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1 课题研究目的及意义

halbach阵列由klaus halbach于1980年在劳伦斯伯克利国家实验室提出,最初应用于新一代粒子加速器、自由电子激光装置和同步辐射装置等。halbach阵列是一组具有特定磁场排列的永磁体阵列,相比传统的永磁体阵列来说具有较优的特性。不同磁化方向的永磁体按一定的顺序排列,呈现明显的单边效应,约翰·c·马林森在1973年发现了这一现象。

经过长期的发展,halbach阵列已经得到了广泛的应用,从磁性标签、冰箱磁铁等生活用品到汽车、发电机、能量采集器、磁引导靶向给药、细胞和生物分子的磁分离、用于医疗、材料分析、水和食品质量监测的核磁共振系统等领域,再到高温超导(hts)磁悬浮系统,机器人等高科技领域。

然而,在现有的halbach阵列制造过程中,阵列磁体内部的均匀磁场是建立在每块永磁材料的充磁方向能够均匀连续变化和无漏磁的假设基础上,实际制造过程中无法满足上述假定条件,并且由于永磁材料个体性能的差异,充磁后的各个磁块无法达到理想的一致和对称。除此之外,由于磁场力作用,拼装时某些位置的磁块难以完全拼接在一起,并且胶粘缝隙所产生的漏磁无法消除。这些问题极大地限制了其在各种场合的应用,尤其是在生物传感器的设计和开发方面。在传感器制造领域,磁性元件作为接口单元,可实现组件便利地更换和组装。在生物实验过程中,磁吸附也被应用于复杂溶液中样品的分离和富集,如细胞、抗体和dna等。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 主要研究内容

基于一种新型柔性halbach阵列的制备方法,研究其磁性能,实现该阵列在磁吸附方面的应用,进而通过不同形式的折叠方式产生不同形式的halbach阵列,拓展其应用。

2.2 研究目标

研究柔性halbach阵列的制备方法,优化折叠方式和次数,磁铁厚度等因素,以达到最优磁吸附效果。

2.3 技术方案及措施

  1. 优化磁性油墨的材料配比;

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    3. 研究计划与安排

    时间

    计划

    1-2周

    文献阅读

    3-4周

    完成开题报告的撰写

    5-6周

    制备磁性油墨

    7-8周

    设计不同的折叠方式,制备Halbach阵列

    9-10周

    研究Halbach阵列的磁性能

    11-12周

    构建循环模拟系统,验证该阵列的磁吸附能力

    13-14周

    撰写论文

    15周

    修改论文,准备答辩

    4. 参考文献(12篇以上)

    [1] halbach k.design of permanent multipole magnets with oriented rare earth cobaltmaterial[j]. nuclear instruments amp; methods, 1980, 169(1):1-10.

    [2] halbach k.application of permanent magnets in accelerators and electron storage rings(invited)[j]. journal of applied physics, 1985, 57(8):3605-3608.

    [3] mallinson c.one sided fluxes! a magnetic curiosity?[j]. ieee transactions on magnetics,1973, 9(4):678-682.

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