密封技术决定了设备的安全性及可靠性，在诸多密封技术中，磁流体密封件隶属于“工业五基”，具备无磨损、零泄漏、自修复以及高可靠性等技术优势，是密封领域的前沿技术和产业竞争热点。

我国自 20 世纪 70 年代开始展开对磁性液体的研究，经过几代人的努力，在磁流体的制备、动力学建模、数值方法、磁性介质特性等方面取得了较大的进展。作为这个领域的探索者，浙江大学王秀瑜研究员深知，目前传统工艺（球磨法、化学沉淀法、溶胶凝胶法）制备磁性纳米颗粒的单分散性差，磁流体的胶体稳定性低，不仅严重影响其流变性能，同时难以将其作为模型材料，揭示密封失效机理。因此，迫切需要探寻一种兼具优异磁性能和流变性能的、有自主知识产权的新型磁流体材料，为高速磁流体密封提供性能优异的关键材料。

值得关注的是，高速磁流体密封产品和技术长期被国外垄断，面临高性能磁流体材料设计及制备技术突破难，磁流体热、磁、流、固耦合机理解析难，密封界面结构设计理论缺乏等“卡脖子”问题。

图1 项目团队成员

在循序渐进中突破前行

在这样的背景下，浙江大学王秀瑜团队与合作者围绕“高饱和磁化强度、高居里温度和高导热性能的磁流体材料”和“磁、热、流、固多场耦合传热机理”两个科学问题，重点攻克“高饱和磁化强度、高居里温度和高导热性能磁流体的正向设计方法与制备工艺”“温度测量技术及热磁对流传热模型”以及“传热界面结构设计技术及高精度加工工艺”3个关键技术，解决了温升退磁密封失效共性问题，形成面向高速磁流体密封的磁流体材料及传热结构设计理论与技术。

为解决上述科学问题和关键技术，该项目着重从磁流体材料、传热机理、传热界面、工程验证等全链条设计思路，对项目进行任务拆解，循序渐进的解决问题。

突破传统磁流体不适用于高温、高剪切速率的局限性，重点攻关磁流体新材料体系的正向设计和制备工艺，研发具有高饱和磁化强度、高居里温度、高导热系数的磁流体，为高速磁流体密封提供高性能新材料体系，为热磁流固耦合机理解析提供可靠的材料模型。

针对磁流体动态特性的热磁流固耦合机理缺乏问题，重点攻关磁流体温度测量技术及其微观结构演化原位观测技术，建立磁热流固多场耦合传热模型，揭示磁流体温升退磁密封失效机理，为高速磁流体密封件的传热结构设计提供理论指导。

针对高速磁流体密封高热流密度散热需求，重点攻关基于微结构匹配准则的传热界面结构设计及高精度加工技术，构筑具有多尺度微纳结构的仿生极靴表面，研发基于表界面效应的强化传热技术。

开展面向发动机主轴高速密封系统的工程验证，重点攻关高线速度磁流体密封性能测试技术，完成高速发动机主轴模拟工况下磁流体密封件耐压性、可靠性、安全性评价，为高速磁流体密封技术的工程应用提供支持和验证。

项目将从纳米磁学理论、纳米技术的全新视角，为高速磁流体密封温升退磁密封失效共性问题提供交叉学科解决方案，将形成适用于高速磁流体密封的高性能磁流体新材料、温升退磁密封失效机理解析新方法，以及基于表面图形化的强化传热新结构。攻克高线速度工况下的密封技术难题，打破我国磁流体密封基础件长期依赖进口的被动局面。

在科技创新中践行探索

不忘初心，方得始终。聚焦磁性特种功能材料，围绕其结构设计、制备工艺、磁构解析、理论模拟及创新应用的王秀瑜研究员，在探索过程中，实现了一次又一次的突破。

从建立了核壳磁性纳米材料一锅法制备技术，发展了具有自主知识产权的核壳纳米磁学材料新体系；到解释了核壳纳米材料的磁 -构关系，获得了世界领先的磁学性能，国际上首次报道尺寸小于20 nm、居里温度高达 453 K的非稀土基磁性纳米材料；再到开发了基于微流控可视化技术解析磁流体微尺度流动特性新技术。可以说，每一次突破的背后，都有王秀瑜研究员披荆斩棘的身影。

科学是没有止境的，王秀瑜团队对此深有感触，在他们看来，在高速磁流体密封领域国内外均做出了战略布局，呈现磁流体材料向高质量、高性能发展，密封结构向集成化、通用化发展，并对热、磁、流、固耦合机理在微观层面的深度解析提出重要需求。对比国内外研究，我国在磁流体材料、密封失效机制、密封结构等方面仍面临挑战和明显差距。为攻克高线速度工况下的磁流体密封共性问题，实现在发动机主轴上的工程应用，打破我国磁流体密封件长期依赖进口的被动局面，团队已于 2024 年启动“面向高速磁流体密封的磁流体材料及传热结构设计理论与技术”项目研究工作，旨在服务高性能制造技术与重大装备产业布局。

这就是王秀瑜，这就是中国科研人的奋斗精神，正因如此，中国的科技，才实现了质的突破，未来，王秀瑜研究员会将纳米磁学理论和工程应用相结合，致力于突破高速磁流体密封理论与技术难题。

专家简介

王秀瑜，工学博士，博士生导师，浙江大学百人计划研究员。发表论文 40余篇，申请发明专利 20余件。主持及参与国家自然科学基金青年科学基金项目、面上项目，北京市自然科学基金 -海淀原始创新联合基金项目，浙江省自然科学基金项目等 10余项。

责任编辑：kj005

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