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磁性流体
メーカー7社【2024年】

磁性流体についての概要、用途、原理などをご説明します。また、磁性流体のメーカー7社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。磁性流体関連企業の2024年11月注目ランキングは1位:株式会社シグマハイケミカル、2位:NOK株式会社、3位:株式会社フェローテックマテリアルテクノロジーズとなっています。

磁性流体とは？
磁性流体のメーカー7社
磁性流体12製品

磁性流体とは

磁性流体

磁性流体とは、2～3nmの界面活性剤でコーティングし、油や水などの媒質で安定に分散させた液体です。

マグネタイトなどに代表される磁性微粒子です。磁性体の特徴である強磁性と液体の性質である流動性の、二つの要素を兼ね備えています。

磁性流体は永久磁石などによって磁場が与えられると、その磁場の方向や大きさによって、位置や向き、形などを変化可能です。また、変化する磁場が与えられると、流動する特徴もあります。さらに、磁性流体が磁場中に置かれると、その磁場の強さに応じて、見かけ上の粘度や比重が変化します。

磁性流体の使用用途

磁性流体の最も広く普及している用途は、磁性流体シールです。磁性流体シールは、磁石によって回転軸と磁極の間に磁力線が作られ、その磁力線に沿って磁性流体が保持されます。HDD内の帯電を防止する防塵シールや半導体を製造する装置に使われる真空シールなど、幅広く活用されています。

また磁性流体は、スピーカーやダンパーとして、広く利用可能です。とくに最近では、磁性流体が封入されたダンパーを利用したショックアブソーバなど、自動車にも磁性流体が使用されています。

さらに医療分野で磁性流体は、がん診断の造影剤などに利用されています。

磁性流体の原理

磁性流体に含まれているマグネタイトは、磁場中に置かれた時のみ、磁石と同様の振舞いを見せます。そのため磁性流体は、磁場がない環境下では通常の流体として働き、磁場が存在する環境では磁石のような動きが可能です。

磁性流体に用いられている磁性粒子は、磁石を近づけると磁石に引き寄せられます。その際に、磁石のN極－S極に構成される磁力線に沿って配向可能です。この配向する力は、磁性流体が有している界面張力と拮抗するため、磁性流体の表面は鋭い見た目になり、この現象をスパイク現象と呼びます。

磁性流体の金属微粒子であるマグネタイトは、純金属ではありません。マグネタイトは既に酸化された状態の超微粒子であり、空気にさらされるとさらに酸化して、ヘマタイトへと変化します。ヘマタイトは磁性を帯びておらず、磁性流体として働かなくなります。磁性流体としての働きを持続させるためには、空気にマグネタイトが触れる前に、界面活性剤などによるコーティングが必要です。

磁性流体の種類

一般的に磁性流体は、溶媒の種類で分類可能です。具体的には、炭化水素油ベース磁性流体、水ベース磁性流体、ふっ素油ベース磁性流体などが挙げられます。

ベース液の具体例は、水、イソパラフィン、アルキルナフタレン、パーフルオロポリエーテルなどです。ただしどの流体でも磁性流体にできるわけではありません。ベース液に対応している界面活性剤が必要で、目的や用途に合った選択が重要です。

磁性流体は凝集法 (還元法) 、熱分解法、物理気相成長 (PVD) 法、レーザー蒸発法、化学気相成長、活性液面連続真空蒸着法などで製造可能です。例えば活性液面連続真空蒸着法では、回転した真空ドラムへ界面活性剤と油を加えて、金属を2,000°C付近に熱するための蒸発源をドラムの中心に配置して、微粒子を製造します。

磁性流体の構造

磁性流体は磁性コロイド溶液です。マンガン亜鉛フェライトやマグネタイトのような強磁性微粒子、表面を覆う界面活性剤、水や油などのベース液の3種類で構成されています。磁性流体中の強磁性微粒子は、ベース液と界面活性剤の親和力によって凝集したり、界面活性剤同士の反発力によってベース液中で沈降したり、安定した分散状態を保っています。

強磁性微粒子の直径はおよそ10nmととても小さく、インフルエンザウイルスの10分の1程度です。粒径は9nmで、界面活性剤の分子長は1.5nmが、それぞれ適切とされています。界面活性剤が短いと凝集しやすく、長いと油の中での金属磁性体の充填割合が下がるため、磁性が十分得られません。

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