Rețete de amestec lichid magnetic. Lichid feromagnetic DIY cu un cartus de imprimanta laser. Fluid magnetic DIY

La începutul anilor nouăzeci ai secolului trecut, filmul „Terminator 2” a fost lansat pe ecranele de cinema. Toți spectatorii au fost uimiți de capacitatea ucigașului cyborg din metal vâscos, interpretat de Robert Patrick, de a adopta o varietate de înfățișări.

Pe atunci, admirând animația pe computer realizată profesional, nu ne-am gândit la faptul că efectul transformărilor fantastice ale unui criminal cyborg poate fi simulat în condiții reale.

Fluidul feromagnetic este materialul care vă permite să vedeți compoziții sculpturale în mișcare. Toate substanțele pot fi atrase sau respinse de cea clasică. Dar reacția celor mai mulți dintre ei este atât de slabă încât poate fi detectată doar cu dispozitive speciale. Ar fi grozav dacă ar fi posibilă creșterea materialelor fără a le distruge structura și a le schimba radical proprietățile originale.

Totul s-a schimbat atunci când chimiștii au intervenit în rezolvarea acestei probleme și au creat lichide feromagnetice cu o fluiditate bună. Au fost capabili să obțină cele mai mici particule magnetice care au fost introduse în lichide și, atunci când au fost expuse la un câmp magnetic, nu s-au adunat și nu s-au așezat, ci au făcut lichidul „solid”.

Fluidul feromagnetic este o dispersie coloidală de particule foarte mici stabilizate într-un mediu apos sau hidrocarburic, susținute de agenți tensioactivi. Astfel de lichide sunt stabile de câțiva ani și au o fluiditate bună în combinație cu proprietăți magnetice.

Fluidul ferromagnetic poate fi produs în mai multe moduri. Procesul este destul de simplu și constă din două etape. În primul rând, este necesar să se obțină particule magnetice cu dimensiuni apropiate de coloidal. Iar următorul pas este să le stabilizați într-o bază lichidă.

Subiectul posibilității utilizării practice a unor astfel de lichide rămâne foarte relevant pentru cercetători. ÎN ultimii ani se lucrează la tratarea apelor uzate cu astfel de lichide din produse petroliere. Principiul acestui proces este magnetizarea produselor petroliere prin introducerea de fluide magnetice în apa reziduală. Și apoi produsele petroliere magnetizate sunt separate prin sisteme speciale.

Fluidul ferromagnetic își va găsi aplicația și în medicină. De exemplu, medicamentele anticancer dăunează celulelor sănătoase. Dar dacă amestecați medicamente cu un astfel de lichid și îl injectați în sângele pacientului și plasați un magnet în apropierea tumorii, amestecul se va concentra în locul potrivit și nu va deteriora întregul corp.

Iată un alt exemplu. Companiile care produc amortizoare toarnă fluide feromagnetice în amortizoarele lor. Un electromagnet conectat la ele face instantaneu lichidul vâscos sau fluid. În acest fel, suspensia mașinii este reglată.

Astfel de lichide au și proprietăți interesante. Dacă treceți o undă sonoră printr-un lichid magnetizat, atunci apare o undă electrică în cel situat în apropiere. forță motrice. Și încă un lucru. Dacă adăugați lichid magnetic la soluția pentru bule de săpun, veți obține o performanță fascinantă.

Pentru o persoană departe de descoperirile științifice, care și-a luat rămas bun de la fizică sau chimie în școală, multe lucruri par neobișnuite. Folosind, de exemplu, aparatele electrice în viața de zi cu zi, nu ne gândim la modul exact în care funcționează, luând de la sine înțeles beneficiile civilizației. Dar când vine vorba de ceva care depășește percepția cotidiană, chiar și adulții sunt uimiți, ca și copiii, și încep să creadă în miracole.

Cum, pe lângă magie, se poate explica fenomenul apariției unor figuri tridimensionale, flori și piramide, picturi magice care se înlocuiesc dintr-un lichid aparent obișnuit? Dar nu este magie, știința oferă o rațiune pentru ceea ce se întâmplă.

Ce este ferofluid?

Vorbim despre un ferofluid - un sistem coloidal format din apă sau alt solvent organic care conține particule minuscule de magnetit și orice material care conține fier. Dimensiunile lor sunt atât de mici încât este chiar greu de imaginat: sunt de zeci de ori mai subțiri decât un păr uman! Astfel de indicatori microscopici de dimensiune le permit să fie distribuite uniform în solvent folosind mișcarea termică.

Deocamdată, atâta timp cât nu există nicio influență externă, lichidul este calm, seamănă cu o oglindă. Dar de îndată ce aduci un câmp magnetic direcționat acestei „oglinzi”, acesta prinde viață, arătând privitorului imagini tridimensionale uimitoare: flori magice înfloresc, figuri în mișcare cresc la suprafață, schimbându-se sub influența câmpului.

În funcție de puterea și direcția câmpului magnetic, imaginile se schimbă în fața ochilor noștri - de la valuri ușoare, abia vizibile care apar pe suprafața lichidului, prin ace și vârfuri care schimbă claritatea și panta și cresc în flori și copaci.

Abilitatea de a crea picturi color folosind iluminarea din spate, cu adevărat fascinantă pentru observator, îi dezvăluie o lume necunoscută.

Din păcate, particulele de metal, deși numite feromagnetice, nu sunt feromagnetice în sensul deplin, deoarece nu își pot păstra forma rezultată după dispariția câmpului magnetic. Pentru că nu au propria lor magnetizare. În acest sens, utilizarea acestei descoperiri, care, apropo, nu este cu totul nouă - a fost făcută de americanul Rosenzweig la mijlocul secolului trecut, nu și-a găsit aplicație largă.

Cum se fabrică și unde se utilizează fluidul feromagnetic?

Ferofluidele sunt folosite în electronică și industria auto și aș dori să cred că utilizarea lor pe scară largă este aproape, iar odată cu dezvoltarea nanotehnologiei vor fi utilizate destul de pe scară largă. Între timp, acest lucru este în mare parte distractiv pentru publicul admirator, răsfățat diverse tipuri spectacol.

Picturile tridimensionale te fac să le privești cu răsuflarea tăiată, să te îndoiești dacă acesta este un montaj și să cauți o explicație pentru ceea ce se întâmplă, cel puțin pe Internet. Cine știe, poate un băiețel care astăzi urmărește culorile și figurile metalice „vii” cu gura deschisă va găsi mâine o aplicație fundamental nouă pentru acest fenomen, făcând o revoluție în știință și tehnologie. Dar asta e mâine, dar deocamdată, urmăriți și bucurați-vă!

Ați văzut vreodată fluid magnetic? Arată ca un metal lichid și se extinde cu ace dacă aduci un magnet la el. Aici veți găsi instrucțiuni despre cum să faceți lichid feromagnetic cu propriile mâini acasă.

Teoria este aceasta: imprimantele laser moderne conțin magnetit mineral (Fe3O4). Este necesar pentru ca particulele de vopsea să se lipească de hârtie. Acest mineral reacționează la câmpurile magnetice și este astfel bine potrivit pentru experimentul nostru.

Pasul 1: Materiale

Mănuși de protecție
Mască de protecție
Pahar de masurat din sticla
Cartuș (vechi) de la o imprimantă sau copiator
Baton de amestecare
Recipient mic și bucată de hârtie
Magnet puternic din neodim

Pasul 2: Colectați tonerul

Turnați cu grijă tonerul din cartuş într-o cană de sticlă. Ai nevoie de aproximativ 50 ml.
Treceți un magnet peste EXTERIOR CUȘEI pentru a vă asigura că tonerul este magnetic.

Atenție: tonerul este relativ sigur atâta timp cât nu îl inhalați sau nu îl beți, dar pulverizează foarte ușor și creează multă mizerie, așa că purtați mănuși de protecție și o mască.

Pasul 3: Adăugați ulei

Adăugați două linguri de ulei.

Pasul 4: Se amestecă

Se amestecă până când lichidul devine complet omogen.

Pasul 5: Reacția magnetică

Turnați puțin lichid într-un recipient mic.
Puneți un magnet sub fundul recipientului
Lichidul va începe să se extindă!

Dacă rezultatul nu arată ca ceea ce vedeți în fotografie, atunci cel mai probabil există o problemă cu tonerul. Unele mărci conțin componente mai mult sau mai puțin magnetice. De asemenea, puteți încerca să adăugați puțin ulei, sau invers, eliminându-l. Unele mărci nu conțin ferofluid deloc - atunci va trebui să găsiți un alt cartuş.

Pasul 6: Cerneală magică

Acum turnați puțin fluid magnetic pe hârtie
Mutați magnetul sub hârtie
Primești „desene magnetice”!

Dacă pătați totul în jur cu toner, folosiți un aspirator pentru a curăța sau clăti apa rece. Nu folosiți apă fierbinte și nu frecați zonele care sunt pătate cu toner - acest lucru poate determina frecarea permanentă a tonerului în suprafață.

(surfactant) care formează o înveliș protector în jurul particulelor și le împiedică să se lipească împreună din cauza van der Waals sau a forțelor magnetice.

În ciuda numelui lor, lichidele feromagnetice nu prezintă proprietăți feromagnetice deoarece nu păstrează magnetizarea reziduală după dispariția câmpului magnetic extern. De fapt [ ] Lichidele ferromagnetice sunt paramagnetice și sunt adesea numite „superparamagnetice” datorită susceptibilității lor magnetice ridicate. În prezent, este dificil să se creeze lichide cu adevărat feromagnetice. [ ]

YouTube enciclopedic

1 / 4

Fluid ferromagnetic/Ferrofluid

Cum se face ferofluid din scânteie! Lichid feromagnetic! Cum se face ferofluid

FLUID MAGNETIC METAL LICHID Ferofluid IGOR BELETSKY

Cum se face FLUID MAGNETIC

Subtitrări

Descriere

Fluidele feromagnetice constau din particule de dimensiuni nanometrice (dimensiunea tipică 10 nm sau mai mici) de magnetit, hematit sau alt material care conține fier, suspendate într-un fluid purtător. Sunt suficient de mici încât mișcarea termică le va distribui uniform în fluidul purtător, astfel încât să contribuie la răspunsul fluidului în ansamblu la câmpul magnetic. În mod similar, ionii din soluțiile apoase de săruri paramagnetice (de exemplu, o soluție apoasă de sulfat de cupru (II) sau clorură de mangan (II)) conferă proprietăți paramagnetice soluției.

Lichidele feromagnetice sunt soluții coloidale - substanțe care au proprietățile mai multor stări ale materiei. În acest caz, cele două stări sunt metalul solid și lichidul în care este conținut. Această capacitate de a schimba starea sub influența unui câmp magnetic permite utilizarea fluidelor feromagnetice ca etanșanți, lubrifianți și poate deschide și alte aplicații în sistemele nanoelectromecanice viitoare.

Lichidele feromagnetice sunt stabile: particulele lor solide nu se lipesc între ele și nu se separă într-o fază separată chiar și într-un câmp magnetic foarte puternic. Cu toate acestea, agenții tensioactivi dintr-un lichid tind să se dezintegreze în timp (aproximativ câțiva ani), iar în cele din urmă particulele se vor lipi împreună, se vor separa de lichid și nu vor mai afecta răspunsul lichidului la un câmp magnetic. De asemenea, lichidele feromagnetice își pierd proprietățile magnetice la temperatura lor Curie, care pentru ele depinde de materialul specific al particulelor feromagnetice, surfactantul și lichidul purtător.

Termenul „fluid magnetoreologic” se referă la fluide care, la fel ca fluidele feromagnetice, se solidifică în prezența unui câmp magnetic. Diferența dintre fluidul feromagnetic și fluidul magnetoreologic este dimensiunea particulelor. Particulele dintr-un fluid feromagnetic sunt în principal particule de dimensiuni nanometrice care sunt suspendate din cauza mișcării browniene și nu se depun în condiții normale. Particulele dintr-un fluid magnetoreologic sunt în mare parte de dimensiuni micrometrice (cu 1-3 ordine de mărime mai mari); ele sunt prea grele pentru a fi suspendate de mișcarea browniană și astfel se stabilesc în timp datorită diferențelor naturale de densitate a particulelor și a fluidului purtător. Ca urmare, aceste două tipuri de fluide au aplicații diferite.

Instabilitate într-un câmp normal direcționat

Sub influența unui câmp magnetic îndreptat vertical destul de puternic, suprafața unui lichid cu proprietăți paramagnetice formează spontan o structură regulată de pliuri. Acest efect este cunoscut sub numele de " instabilitate într-un câmp normal direcționat" Formarea pliurilor crește energia liberă a suprafeței și energia gravitațională a fluidului, dar scade energia câmpului magnetic. Această configurație apare numai atunci când valoarea critică a câmpului magnetic este depășită, când scăderea energiei acestuia depășește contribuția din creșterea energiei libere a suprafeței și a energiei gravitaționale a lichidului. Lichidele feromagnetice au o susceptibilitate magnetică foarte mare, iar un magnet de bară mică poate fi suficient pentru ca un câmp magnetic critic să provoace riduri la suprafață.

Surfactanți tipici pentru ferofluide

Pentru a înveli particulele într-un fluid feromagnetic, în special, se folosesc următorii agenți tensioactivi:

poliacrilat de sodiu

Agenții tensioactivi împiedică lipirea particulelor, împiedicându-le să formeze grupuri prea grele și care nu pot fi ținute în suspensie din cauza mișcării browniene. Într-un fluid feromagnetic ideal, particulele magnetice nu se depun nici măcar într-un câmp magnetic sau gravitațional foarte puternic. Moleculele de surfactant au un „cap” polar și o „coadă” nepolară (sau invers); unul dintre capete este adsorbit de particule, iar celălalt este atașat la moleculele lichidului purtător, respectiv, formând o micelă regulată sau inversă în jurul particulei. Ca rezultat, efectele spațiale împiedică lipirea particulelor. Acizii poliacrilici și citric și sărurile lor formează un strat dublu electric pe suprafața particulelor ca urmare a adsorbției polianionilor, ceea ce duce la apariția unor forțe de respingere coulombice între particule, ceea ce crește stabilitatea lichidului pe bază de apă. .

Deși agenții tensioactivi sunt utili pentru prelungirea timpului de decantare al particulelor într-un fluid feromagnetic, ei sunt dăunători proprietăților sale magnetice (în special, saturației magnetice a fluidului). Adăugarea unui surfactant (sau a altor substanțe străine) reduce densitatea de împachetare a particulelor feromagnetice în starea activată a lichidului, reducând astfel vâscozitatea acestuia în această stare, dând un lichid activat „mai moale”. Deși pentru unele aplicații vâscozitatea activată a unui fluid feromagnetic („duritatea”, ca să spunem așa) nu este foarte importantă, pentru majoritatea aplicațiilor comerciale și industriale este cea mai importantă proprietate a fluidului, deci este necesar un anumit compromis între vâscozitatea activată. și viteza de decantare a particulelor. O excepție o constituie agenții tensioactivi pe bază de polielectroliți, care fac posibilă obținerea de lichide foarte concentrate, cu vâscozitate scăzută.

Aplicație

Dispozitive electronice

Fluidele feromagnetice sunt folosite pentru a crea dispozitive de etanșare a lichidelor în jurul axelor rotative ale hard disk-urilor. Axa de rotație este înconjurată de un magnet și o cantitate mică de fluid feromagnetic este plasată în spațiul dintre magnet și axă, care este ținut de atracția magnetului. Lichidul formează o barieră care împiedică particulele din exterior să intre în hard disk. Potrivit inginerilor Ferrotec Corporation, etanșările lichide de pe osiile rotative rezistă în mod normal la presiuni de 3 până la 4 psi (aproximativ 20 până la 30 kPa), dar astfel de etanșări nu sunt foarte potrivite pentru componentele cu mișcare liniară (cum ar fi pistoanele), deoarece lichidul este extras mecanic din spațiu.

Fluidul ferromagnetic este, de asemenea, utilizat în unele tweetere pentru a elimina căldura din bobina vocală. În același timp, funcționează ca un amortizor mecanic, suprimând rezonanța nedorită. Fluidul feromagnetic este ținut în golul din jurul bobinei de un puternic câmp magnetic, fiind simultan în contact atât cu suprafețele magnetice cât și cu bobina.

Inginerie mecanică

Fluidul ferromagnetic poate reduce frecarea. Când este aplicat pe suprafața unui magnet suficient de puternic, cum ar fi neodimul, permite magnetului să alunece pe o suprafață netedă cu rezistență minimă.

Industria de apărare

Industria aerospațială

Medicament

Se desfășoară multe experimente cu privire la utilizarea fluidelor feromagnetice pentru îndepărtarea tumorilor.

Transfer de căldură

Dacă un câmp magnetic este aplicat unui fluid feromagnetic cu sensibilitate diferită (de exemplu, datorită unui gradient de temperatură), apare o forță de volum magnetică neuniformă, care duce la o formă de transfer de căldură numită convecție termomagnetică. Această formă de transfer de căldură poate fi utilizată acolo unde convecția convențională nu este adecvată, cum ar fi în microdispozitive sau în medii cu gravitație redusă.

Utilizarea fluidului feromagnetic pentru a disipa căldura în difuzoare a fost deja menționată. Lichidul ocupă golul din jurul bobinei, ținut în loc de câmpul magnetic. Deoarece lichidele feromagnetice sunt paramagnetice, ele respectă legea Curie-Weiss, devenind mai puțin magnetice pe măsură ce temperatura crește. Un magnet puternic situat în apropierea bobinei, care produce căldură, atrage fluidul rece mai mult decât fluidul fierbinte, atrăgând fluidul fierbinte departe de bobină și spre răcitor. Aceasta este o metodă eficientă de răcire care nu necesită energie suplimentară.

Generatoare

Un fluid feromagnetic înghețat sau polimerizat, situat într-o combinație de câmpuri magnetice constante (magnetizante) și alternative, poate servi ca sursă de vibrații elastice cu frecvența unui câmp alternant, care poate fi folosit pentru a genera ultrasunete.

Industria minieră

Fluidul feromagnetic poate fi utilizat ca parte a unui separator de fluid magnetic pentru curățare

Tonerele care se găsesc în cartușele de imprimantă au proprietăți magnetice interesante pe care le puteți experimenta în timpul liber. Efectul pe care îl produc este foarte interesant, pentru că lichidul începe să fie atras spre magnet și, mai mult, elementele individuale formează forme geometrice bizare. Adevărat, nu toate tonerele sunt potrivite pentru a repeta acest lucru instrucțiuni pas cu pas. Vor fi necesare numai tonerele de culoare închisă, deoarece tonerele de culoare sunt realizate fără a utiliza particule magnetice închise.

Materiale

Pentru a face fluid magnetic cu propriile mâini, veți avea nevoie de:

coală groasă de hârtie;
mănuși de protecție;
masca de protectie;
ceașcă de sticlă goală;
autocolant din plastic pentru amestecare;
ulei vegetal;
linguriţă;
un recipient larg din plastic, cum ar fi o farfurie.

Pasul 1. Deschideți cu mare atenție cartușul pentru a turna tonerul dintr-o ceașcă de sticlă. În total veți avea nevoie de aproximativ 50 mm de lichid. Pentru a verifica dacă lichidul pe care l-ați ales are proprietăți magnetice, trebuie doar să treceți un magnet de-a lungul peretelui paharului. Dacă este activat, experimentul poate continua.

Tonerul lichid nu este dăunător sănătății dumneavoastră decât dacă îl inhalați sau îl beți. Acesta este motivul pentru care trebuie să purtați mănuși de protecție și o mască înainte de a efectua această activitate. În acest fel, veți reduce probabilitatea de otrăvire dacă lichidul ajunge accidental pe mâini.

Pasul 2. Trebuie să adăugați două linguri la volumul de mărfuri pe care le-ați primit deja. ulei vegetal. Folosind un autocolant de plastic, amestecați bine amestecul pe care l-ați primit. Pentru a continua experimentul, acesta trebuie să fie omogen.

Pasul 3. Trebuie să turnați cu atenție lichidul magnetic rezultat într-un recipient larg. Este exact ceea ce este necesar pentru a vedea tot ce se va întâmpla cu fluidul magnetic rezultat.

Aplicați un magnet din partea de jos a plăcii spre exterior. Fiți atenți la ceea ce se întâmplă în interiorul recipientului. În punctul de contact cu magnetul, lichidul trebuie colectat într-un tubercul voluminos în formă de arici. Acestea sunt particulele magnetice pe care producătorii le adaugă tonerului. Ele pot fi mai mici sau mai mari, ceea ce depinde din nou de producător.

Pasul 4. Cu acest lichid puteți face un model magnetic. Pentru a face acest lucru, trebuie să turnați o parte din lichid pe hârtie groasă și să țineți un magnet pe partea din spate. Deplasându-l dintr-o parte în alta, vei desena.

Dacă pătați orice obiect sau mobilă cu toner, clătiți totul cu apă rece, ar trebui să puteți face acest lucru fără probleme. În niciun caz nu trebuie să folosiți apă fierbinte, aceasta va fixa pigmentul și va face imposibilă spălarea acestuia.