赵勇教授团队：基于磁流体的光纤磁场传感器技术

磁流体（magnetic fluid, MF）是一种新型的纳米功能材料，是由直径为纳米级的固体磁性粒子借助表面活性剂均匀分散在载液中所形成的稳定胶体，既具有固体磁性材料的磁性，又具有液体的流动性，展现出多种丰富的特性。因此，自提出以来深受众多学者和研究人员的广泛关注，具有很高的应用价值。

▲ 磁流体的组成

磁流体又称铁磁流体，由磁性粒子、载液和表面活性剂三部分构成。磁性粒子在表面活性剂的包覆下，均匀地弥散在载液中形成一种固、液两相稳定的胶体悬浮液。

1963年，美国国家航空航天局首次研制出磁流体，并成功应用于液体火箭燃料的失重控制、宇宙飞船真空密封等。1977年，关于磁流体制备和研发的第1届国际磁流体学术研讨会在意大利首次召开，之后每隔三年召开一次，促使磁流体的研究得以飞速发展。到目前为止，在机械、光学、医学等领域已出现了许多创造性的成果。

▲ 传感器结构和波长测量系统

光纤传感技术始于1977年，伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来，它是衡量一个国家信息化程度的重要标志，在军事、国防、航空航天、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑监测、家用电器等众多领域得到广泛应用。

纳米功能材料磁流体的独有特性和光纤传感技术的优势相结合，使磁流体在光纤磁场传感领域显示出新颖的应用前景，产生了基于磁流体的光纤磁场传感技术这一热门研究方向。

（赵勇等著. 北京：科学出版社，2023.11）一书凝练了作者团队的众多重要研究成果。全书共9章内容：第1章是磁流体概述，主要综述磁流体的构成、制备、应用等；第2章是磁流体的微观模拟及特性分析，通过微观模拟、仿真分析等手段，深刻研究磁流体的本质；第3～5章是基于磁流体磁控折射率特性的光纤FP磁场传感技术、光纤MZ磁场传感技术、光纤模间干涉磁场传感技术；第6章是基于磁流体磁控双折射特性的光纤Sagnac磁场传感技术；第7章是基于磁流体磁控体形效应的光纤磁场传感技术；第8章是基于磁流体的光纤矢量磁场传感技术；第9章是基于磁流体光子晶体结构的磁场传感技术探索。

作者团队

【赵 勇】东北大学信息科学与工程学院教授，东北大学秦皇岛分校副校长；流程工业综合自动化全国重点实验室副主任，海洋油气勘探国家工程研究中心副理事长，辽宁省光学传感与先进检测技术重点实验室主任，河北省微纳精密传感与检测技术重点实验室主任，《自动化学报》副主编，中国仪器仪表学会仪表元件分会副理事长。1992年-2000年于哈尔滨工业大学获得学士和博士学位，2001年-2009年于清华大学任博士后、讲师和副教授。主要从事新型光电测量与光纤传感技术的研究工作。入选“长江学者奖励计划”特聘教授，“国家杰出青年科学基金”获得者，享受”国务院政府特殊津贴”，获得“全国优秀科技工作者”、中国自动化学会“青年科学家奖”，入选教育部“新世纪优秀人才”、辽宁省“学术头雁”、山东省“泰山学者”；迄今发表SCI检索的学术论文300余篇；获省部级自然科学奖二等奖4项（排名第一）；作为带头人入选省级“优秀教学团队”、“黄大年式教师团队”，获省教学成果二等奖1项，省级教书育人楷模、五一劳动奖章获得者；出版专著和教材6部；授权国家发明专利50余项；主持国家自然科学基金等省部级以上科研项目30余项。

【吕日清】东北大学信息科学与工程学院副教授，沈阳领军人才。主要从事先进光纤传感技术的研究工作。主持国家自然科学基金等省部级以上科研项目10项；迄今共发表了SCI检索的学术论文80余篇；授权发明专利10余项；获省部级自然科学奖二等奖3项；指导学生获大学生TRIZ杯创新方法全国一等奖1项。

【仝锐杰】东北大学秦皇岛分校副教授，河北省科技特派员，主要从事新型光电检测技术研究。主持国家级及省部级项目4项，事业单位委托研发项目1项；获得省级自然科学奖二等奖1项；发表SCI论文20余篇；授权国家发明专利2项。

【彭 昀】东北大学秦皇岛分校讲师。主要从事光纤精密测量技术的研究工作。迄今发表SCI检索的学术论文30余篇；获得中国冶金教育学会优秀博士论文；获省部级自然科学奖二等奖1项（排名第3）；入选省级“黄大年式教师团队”，主持国家自然科学基金等省部级以上科研项目4项。

该书系统地论述了基于磁流体的光纤磁场传感技术，逻辑思路清晰，内容紧靠前沿，撰写知识全面，覆盖了磁流体的微观结构模拟分析、光学特性研究、磁场传感器技术等众多学术研究成果，同时还阐述了前沿发展方向，为磁场传感器研究提供一种新思路、新手段、新技术。该书涉及多学科交叉知识，同时为仪器仪表学科的发展打开新思路，体现了较高的研究和学术水平，为后续广大研究人员的交流提供了重要基础。

2022年7月于天津

本书相关研究工作受到国家杰出青年科学基金项目“新型光电测量与传感器技术”（61425003）、国家自然科学基金联合基金重点支持项目“海洋环境温盐深磁一体化传感方法及监测网络关键科学问题研究”（U22A2021）、国家自然科学基金面上项目“新型磁流体光子晶体理论及传感技术研究”（61773102）、教育部博士点基金项目“基于磁流体纳米功能材料的新型磁光器件及传感技术基础研究”（20100042110029）、教育部新世纪优秀人才支持计划项目“磁流体光学特性及新型传感技术研究”（NCET-08-0102）等的资助，相关研究成果发表在国际著名学术期刊上，并获得省部级自然科学奖二等奖两项。

本文摘编自《基于磁流体的光纤磁场传感器技术》（赵勇等著.北京：科学出版社，2023.11）一书“前言”“序”“第1章　磁流体概述”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-074003-8

责任编辑：姜 红 常友丽

全书共9章，系统地论述了基于磁流体的光纤磁场传感技术。首先介绍磁流体的构成、制备及应用等；其次介绍磁流体微观结构的模拟及其特性分析；然后深刻阐述基于磁流体的磁控折射率、磁控双折射及磁控体形效应等特性的光纤磁场传感技术；最后探索基于磁流体的光纤磁场传感技术的矢量磁场传感特性，以及磁流体光子晶体结构的磁场传感技术。本书内容覆盖了基于磁流体的光纤磁场传感技术的方方面面，特别是对传感器的讨论细致、深入，并列举了大量的传感器设计实例。

本书适合控制科学与工程、光学工程、仪器科学与技术等专业的高年级本科生和研究生，以及该领域的研究人员和工程技术人员阅读参考。

（本文编辑：刘四旦）

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