磁场中激光牵引热解石墨的理论与实验研究

李 琛，闫 江，訾昌葛，黄映洲，吴小志

(重庆大学 物理学院，重庆 401331)

热解石墨具有良好的抗磁性，能够悬浮在磁场中且其磁化率随温度线性变化. 因此，可以通过激光照射热解石墨的局部区域而导致石墨移动. 2013年日本青山学院大学首次实现用激光操纵磁悬浮石墨烯[1]. 具有负磁化率的抗磁性材料在磁场中受到排斥力，所以它们可以在磁场中被悬浮起来. 绝大部分材料仅在极低温条件下才会具有较强的抗磁性，相较于严苛的条件，一些最强的抗磁性材料，如热解石墨和铋，可以在室温下稳定悬浮在钕铁硼永磁体上，由于悬浮物与其他物体间不存在任何接触，所以可以通过很小的力进行控制，这在运输、驱动以及发展新能源等方面具有很大的研究价值.

本文中所描述的光学移动控制系统的建立仅基于钕铁硼永磁体、热解石墨片以及光源，由此所构建出的系统可以将光能直接转化为动能并且成本比较低，综合性价比很高. 通过安培分子电流假说、镜像法求解磁悬浮平台的磁场分布，通过数值模拟给出热场的分布，并且通过实验给出单个小磁体的磁场分布以及热解石墨片磁化率随温度的变化，基于此给出热解石墨片在磁场中的受力，用清晰完整的理论描述了激光牵引过程.

1 设计原理

恩绍定理[2]指出点粒子集不能被稳定维持在仅由电荷的静电相互作用构成的稳定静止的力学平衡结构. 由于恩绍定理的限制，很难……