自然界的物质在外加磁场的作用下会产生附加磁场，表现出磁性(即磁化现象)。根据磁介质中所产生的附加磁场与外磁场方向，弱磁性物质可分为顺磁性和抗磁性。顺磁性物质中产生的附加磁场与外磁场方向相同；而抗磁性物质相反。当抗磁性物质处于外加磁场中时，由于附加磁场与外磁场方向相反，会产生微弱的斥力，即抗磁力。利用抗磁性物质的抗磁性使其在磁场中稳定悬浮的技术称为抗磁悬浮技术。

抗磁悬浮技术利用物质的抗磁特性，无需外界能量输入即可实现常温被动静态稳定悬浮，获得众多学者的关注。尤其是近30 年来，随着微细制造与强磁场技术的发展，抗磁悬浮相关研究持续增加。目前，国外众多研究机构基于抗磁悬浮原理已经开展了较为丰富的相关研究工作，但国内在该领域的研究成果相对较少，研究内容较为单一。

南京航空航天大学的徐园平、周瑾、金超武和瑞士洛桑联邦理工学院的BLEULER Hannes在《机械工程学报》2019年2期发表了《抗磁悬浮研究综述》一文，他们针对国内该领域这一研究现状，从抗磁悬浮机理、抗磁悬浮特点及抗磁悬浮相关应用研究成果进行全面的综述。提出抗磁悬浮不仅具备无磨损、无需润滑、低能耗等优点外，还具有常温被动静态稳定悬浮、微纳米尺度应用、低刚度等特点；指出该技术在微纳旋转机械、振动能量捕获、高灵敏度传感器、生物细胞/微粒子操纵等领域具有非常广阔的应用前景。为国内学者开展相关抗磁悬浮研究提供了综述资料。

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基于抗磁悬浮技术的典型研究成果

抗磁效应示意图

高压静电驱动抗磁悬浮转子

抗磁悬浮技术经过近 30 年的发展，已经取得了丰硕的成果，但弱抗磁效应始终是抑制抗磁悬浮技术发展的瓶颈。因此，抗磁悬浮未来发展的方向将会侧重以下方面。

(1) 基于抗磁悬浮的微纳器件研究。虽然在超强磁场的作用下，可以产生较大的抗磁力，但这种极为耗能的方式并不实用。如上文所述，抗磁力与物质重力之比将随着系统整体尺寸的减小而急剧增大，因而抗磁悬浮原理适宜于微器件中。现有的研究成果大多集中于毫米量级及以上的宏观领域，在微纳米尺寸研究较少。未来抗磁悬浮微纳器件的研究将会侧重于微纳永磁体阵列制作工艺、永磁体排布的优化，面向生命领域的基于抗磁效应的微流控芯片、磁生物细胞/微粒子操纵、分离，面向旋转机械的高速微纳米电动机等。

(2) 抗磁性物质研究。抗磁性物质的磁化率是抗磁效应强弱的决定因素。现有发现的物质在常温下抗磁效应都很微弱，若能提高抗磁物质的磁化率，将会增强抗磁效应。因此，在化学及材料领域研制具有更强磁化率的抗磁性物质是未来抗磁悬浮技术发展的趋势。

(3) 低频高灵敏度传感器。无摩擦、微弱的抗磁悬浮支承刚度，使得基于抗磁悬浮的传感器对低频振动具有先天的高灵敏度特点。这个方向现有的研究相对较少，未来具有进一步研究的空间。

(1) 随着微细制造与强磁场技术的发展，抗磁悬浮相关研究开始兴起。针对国内对抗磁悬浮研究相对较少的现状，本文从抗磁悬浮原理、抗磁悬浮特点及相关抗磁悬浮应用研究进行了详细综述。

(2) 首先追述了物质的抗磁性被发现的历史及基于抗磁特性相关经典研究成果。其次详述了物质的抗磁效应、实现抗磁悬浮的条件及抗磁悬浮的特点。最后本文详细归纳了抗磁悬浮在微纳旋转机械、振动能量捕获、高灵敏度传感器、生物细胞/微粒子操纵等领域的典型及最新研究成果，并介绍了作者所在研究组在抗磁悬浮在微纳旋转机械方面的研究成果。

(3) 为国内开展相关抗磁悬浮研究提供了综述资料。

徐园平，男，1989 年出生，博士。主要研究方向为磁悬浮技术。

周瑾，女，1972 年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为磁悬浮技术、转子动力学、机电系统控制。

金超武，男，1980 年出生，博士，副教授，硕士研究生导师。主要研究方向为磁悬浮技术。

BLEULER Hannes，男，1954 年出生，博士，瑞士洛桑联邦理工学院终身教授，博士研究生导师。主要研究方向为磁悬浮技术、医疗机器人。

徐园平, 周瑾, 金超武, BLEULER Hannes. 抗磁悬浮研究综述[J]. 机械工程学报, 2019, 55(2): 214-222.
XU Yuanping, ZHOU Jin, JIN Chaowu, BLEULERHannes. Diamagnetic Levitation: A Review. Journal of MechanicalEngineering, 2019, 55(2): 214-222.

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