Teadusavastustest kaugel olevale inimesele, kes jättis koolis füüsika või keemiaga hüvasti, tundub palju asju ebatavalisena. Kasutades igapäevaelus näiteks elektriseadmeid, ei mõtle me selle peale, kuidas need täpselt töötavad, pidades tsivilisatsiooni eeliseid iseenesestmõistetavaks. Kui aga rääkida millestki, mis ületab igapäevase taju, siis isegi täiskasvanud imestavad, nagu lapsed, ja hakkavad imedesse uskuma.

Kuidas saab lisaks maagiale seletada kolmemõõtmeliste kujundite, lillede ja püramiidide, maagiliste piltide, mis asendavad üksteist pealtnäha tavalisest vedelikust, ilmumise fenomeni? Kuid see pole maagia, teadus annab toimuvale põhjenduse.

Mis on ferrofluid?

Me räägime ferrofluidist - kolloidsest süsteemist, mis koosneb veest või muust orgaanilisest lahustist, mis sisaldab magnetiidi väikseimaid osakesi, ja mis tahes materjalist, mis sisaldab rauda. Nende mõõtmed on nii väikesed, et seda on isegi raske ette kujutada: need on kümme korda peenemad kui juuksekarv! Sellised mikroskoopilised suuruse indikaatorid võimaldavad neid soojusliikumise abil lahustis ühtlaselt jaotada.

Hetkel, kui välismõju puudub, on vedelik rahulik, meenutab peeglit. Kuid sellesse "peeglisse" tuleb tuua ainult suunatud magnetväli ja see ärkab ellu, näidates vaatajale hämmastavaid kolmemõõtmelisi pilte: õitsevad maagilised lilled, pinnal kasvavad liikuvad kujundid, mis välja mõjul muutuvad.

Sõltuvalt magnetvälja tugevusest ja suunast muutuvad pildid meie silme all – alates kergetest, vaevumärgatavatest lainetustest, mis tekivad vedeliku pinnale, läbi nõelte ja tippude, mis muudavad teravust ja kallet ning kasvavad lilledeks ja puudeks.

Võimalus luua valgustuse abil värvipilte, mis vaatlejat tõeliselt lummavad, avab tema ees tundmatu maailma.

Kahjuks ei ole metalliosakesed, kuigi neid nimetatakse ferromagnetilisteks, ferromagnetilised selle täies tähenduses, kuna nad ei suuda säilitada tekkinud kuju pärast magnetvälja kadumist. Sest neil pole oma magnetiseerimist. Sellega seoses ei leidnud selle avastuse kasutamine, mis muide pole täiesti uus - selle tegi ameeriklane Rosenzweig juba eelmise sajandi keskel, laialdast rakendust.

Kuidas valmistada ja kus ferrofluidi kasutatakse?

Ferrofluide kasutatakse elektroonikas, autotööstuses ja tahaks uskuda, et nende laialdane kasutamine ei ole enam kaugel ning nanotehnoloogia arenedes leiavad need laialdast kasutust. Vahepeal on see peamiselt lõbus imetlevale publikule, keda rikuvad erinevad vaatemängud.

Kolmemõõtmelised pildid panevad neid hinge kinni pidades jälgima, kahtlema, kas tegu on montaažiga, ja vähemalt internetist toimuvale seletust otsima. Kes teab, võib-olla leiab väike poiss, kes täna suuga metallist “elavaid” värve ja figuure jälgib, homme sellele nähtusele põhimõtteliselt uue rakenduse, tehes teaduses ja tehnikas revolutsiooni. Aga see on homme, aga praegu - vaata ja naudi!

Ferrovedelik, ta on magnetiline vedelik- äärmiselt salapärane ja uudishimulik värk. Esimest korda nägin seda kümmekond aastat tagasi Pariisi teadus- ja tehnikamuuseumis, kus üheks eksponaadiks oli tihedalt suletud klaasnõu, mille sees oli õline must vedelik. Läheduses lebas paar magnetit. Kui nad anumasse tõsteti, reageeris vedelik, tõustes nagu siil ja moodustades pildi üsna ähvardavast tüüpi naelu, mis kordasid magneti kuju. Seal oli ka lühikirjeldus, mis see on ja millega seda süüakse. Siis õppisin selle nime – ferrofluid. Muidugi ihkas ta kirglikult, kuid siis polnud absoluutselt ideid, kust seda saada, polnud selleks ka võimalusi. Ja nüüd, kümme aastat hiljem...

Ferrofluid on tegelikult umbes 10 nm suuruste (harva suuremate) ferromagneti (tavaliselt magnetiidi) nanoosakeste suspensioon, mis on segatud pindaktiivses aines (orgaaniline lahusti, nagu oleiinhape või vesi), mis moodustab omamoodi kile ümber nanoosakeste, laskmata neil libiseda. Magnetvälja mõjul joonduvad osakesed selle joont mööda, moodustades need iseloomulikud nõelad. Põhimõtteliselt on ebatõenäoline, et ma suudan ferrofluidi omadusi paremini kirjeldada kui Wikis, seega saadan need, kes soovivad teooriat rohkem teada saada.

Leidsin Ebeest otsitud kallihinnalise purgi ja ka palju muid asju. Hinnasilt ei olnud kuigi julgustav, kuid alternatiive praktiliselt polnud (muide, supermagnete.de lehel on see neli korda kallim), nii et pidin selle tellima. Ja nüüd, kuu aega hiljem, on mul lõpuks purk käes. 8 untsi seda imelikku musta jama.
Esimese asjana avastati, et ta oli metsikult räpane. Kui tilk ferrofluidi satub heledatele riietele, siis seda plekki ei eemalda MISKI. Ja temaga töötades on väga-väga soovitav kanda kindaid. Teiseks pritsib ta metsikult. Tilgad leiti kõige ettearvamatumatest kohtadest. Ja kolmas - tänu selle purgi kahe esimese omaduse kombinatsioonile jätkub seda väga lühikeseks ajaks 🙁

Tegelikult, nagu pärast mitmeid katseid selgus, on tõeliselt huvitavate osakeste jaotusmustrite saamiseks vaja võimsaid elektromagneteid ja keeruka servakujuga figuure (nt puurid, hammasrattad jne) ning heas korras. kuidas elektromagnet tuleb sellele objektile kerida. Püsimagnetitega lõbustused on uudishimulikud, kuid esiteks on minu magnetid suurte piltide saamiseks üsna nõrgad ja teiseks on see meelelahutus umbes viieks minutiks, kuna vedeliku käitumine osutub üsna üksluiseks.

Sellegipoolest oleme siiani suutnud välja mõelda enam-vähem värvilise võimaluse püsimagnetite kasutamiseks ferrofluidiga: magnetit tuleb tuua mitte alt, vaid ülevalt (loomulikult läbi klaasi- või plastikkihi), ja siis saate jälgida, kuidas ferrofluidiga kausi keskelt kasvab sammas ja magneti all olev klaas hakkab voolava vedeliku nõeltest punnitama. Lisaks suurendab vedelikku allapoole tõmbav gravitatsioonijõud tuntavalt nõelte pikkust.

Ferrofluidi on äärmiselt raske kvaliteetselt pildistada. Tänu oma väga teravale läikivale valguse peegeldusele ja täielikule mustusele igas vähemalt märgatavalt paksus kihis (muide, see on väga õhukese kihina pruun), osutub teravate piiride pildistamine keeruliseks. Kuid lõpuks mõtlesin välja, mida teha: pildistada viiesekundilise säriajaga ja selle aja jooksul vehkida taskulambiga, valgustades siili kleepuvast ferrofluidist erinevatest külgedest.

Muide, võite proovida oma kätega ferrofluidi valmistada. Kuna ma pole veel proovinud, siis detailidesse ei lasku, aga kui kohale jõuan, siis panen kindlasti kirja, mis ja kuidas. Peamine raskus seisneb vajaduses suspensiooni tsentrifuugida, kuid võite proovida improviseeritud vahenditega hakkama saada, kuna tsentrifuugi pole ikka veel.

Tahaksin konkreetselt mainida ferrofluidskulptuurid. See on see, mille poole ma püüdlen ja mida ma temalt lõpuks saada tahan. Väga lummav vaatepilt, eriti leviteerivad.

Termin "ferrofluid" tähistab tavaliselt vedelikku, mida tõmbab magnet, see tähendab, et see reageerib magnetväljale. Pealegi võib see vedelik tugevas magnetväljas kaotada oma voolavuse, muutudes tahke keha sarnaseks. Paljud on sellistest ainetest kuulnud, kuid enamik peab selliseid aineid eksootilisteks ja kalliteks kõrgtehnoloogilisteks toodeteks, mis on kättesaadavad vaid üksikutele väljavalitutele. See on tõsi, kuid ainult osaliselt. Mõnikord on täiesti piisav madalama kvaliteediga, kuid enam kui taskukohane toode, mis on valmistatud mõne minutiga sõna otseses mõttes prügist.

"Professionaalsed" magnetvedelikud

"Professionaalne" magnetvedelik on tavaliselt magnetilise materjali väikseimate osakeste kolloidlahus, see tähendab tahkete osakeste suspensioon vedelikus, mis on stabiilne ja ei setti aja jooksul. Kõige sagedamini kasutatakse magnetmaterjalina magnetiiti (Fe 3 O 4) ja selle osakeste suurus on tavaliselt 2–30 nanomeetrit (samas on mainitud ka suuremaid osakesi - kuni 10 mikromeetrit). Magnetosakeste kleepumise ja settimise vältimiseks kasutatakse erinevat tüüpi pindaktiivseid aineid (pindaktiivseid aineid), olenevalt kolloidlahuse aluseks oleva baasvedeliku tüübist. Alusvedeliku valiku omakorda määrab valmistoote sihtotstarve ja soovitud omaduste kogum (viskoossus, tihedus, kuumakindlus, soojusjuhtivus jne). Lisaks veele on tehniliste rakenduste jaoks populaarseimad baasvedelikud petrooleum ja vedelad tööstuslikud õlid, biomeditsiinilisteks rakendusteks - erinevat tüüpi orgaanilised vedelikud.

Magnetiidiosakeste tõttu on raudvedelikud tavaliselt läbipaistmatud paksud mustad ained. Viskoossuse vähendamiseks saab magnetiidi kontsentratsiooni vähendada, kuid see vähendab loomulikult ka vedeliku magnetilisi omadusi. Magnetiidi asemel muude magnetiliste täiteainete kasutamine võib anda vedelikule mustast erineva värvi (tavaliselt kollakaspruuni erinevad toonid), kuid ükski neist vedelikest ei saa kiidelda kristallide läbipaistvusega.

"Päris" magnetvedelike saamise keerukus on muljetavaldav - näiteks osakeste soovitud suuruseni mehaaniliseks jahvatamiseks vajasid katsetajad 1000 kuulveski töötundi (1,5 kuud ilma vaheajata!). Üsna eksootilised on ka teised meetodid, näiteks osakeste jahvatamine elektrokondensatsioonimeetodil põhineb sellesse sukeldatud elektroodide vahel vedelikus voltkaare tekitamisel, mille vahe täidetakse lihvitava materjaliga. On ka puhtalt keemilisi meetodeid, kuid isegi seal ei saa nad hakkama ilma reaktsioonisaaduste korduva tsentrifuugimiseta. Kuid tulemus on seda väärt: sel viisil saadud vedelikud võivad säilitada oma omadused mitu aastat.

Kõige lihtsamat keemilist meetodit kirjeldatakse siin: http://nauka.relis.ru/34/0211/34211036.htm. Probleemi üksikasjaliku käsitluse rangetest teaduslikest seisukohtadest leiate sellelt saidilt: http://magneticliquid.narod.ru/authority/008.htm.

DIY magnetiline vedelik

Magnetvedeliku tootmine keemilisel teel

Selleks peavad teil olema järgmised seadmed ja keemilised klaasnõud.

1. Apteegikaalud koos raskuste komplektiga.
2. Kaks kolbi (ümmarguse või lameda põhjaga).
3. Keeduklaas.
4. Filterpaber ja lehter.
5. Piisavalt tugev magnet, soovitavalt rõngas (kõlarist).
6. Väike (labori) elektripliit.
7. Portselanklaas 150–200 ml jaoks.
8. Termomeeter temperatuuri mõõtmisvahemikuga kuni 100°С.
9. indikaatorpaber.
10. Parema ferrofluidi saamiseks vajate väikest lauatsentrifuugi (4000 pööret minutis). Mõõdukate nõuetega lõpptootele saate siiski hakkama ilma tsentrifuugimiseta või proovida asendada tsentrifuugimine pika settimisega.

Lisaks on vaja järgmisi reaktiive.

1. Kahe- ja kolmevalentse raua soolad (kloor FeCl 2, FeCl 3 või sulfaat FeSO 4, Fe 2 (SO 4) 3).
2. Ammoniaagivesi 25% kontsentratsiooniga (ammoniaak).
3. Oleiinhappe naatriumsool (oleiinseep) pindaktiivse ainena. Võite proovida oleiinhapet asendada vähese vahutavusega pesuvahenditega.
4. Destilleeritud vesi. Destilleeritud vee asemel võib kasutada vett, mis on puhastatud pöördosmoosisüsteemiga (ka olmevett, kuid eeldusel, et sellel süsteemil pole “parandavat” järelpadrunit, mis rikastab juba puhastatud vett soolade ja mikroelementidega). Poest pudelites puhastatud joogivesi ei tööta - tavaliselt on seda "parandatud" erinevate mikrolisanditega; samadel põhjustel ei sobi looduslik allika- ja arteesiavesi.

Siin on selle tehnika kokkuvõte. Arvud on antud ferrofluidis oleva tahke magnetfaasi (magnetiidi) 10 grammi kohta.

Pruunikasoranž lahus muutub koheselt mustaks suspensiooniks. Lisage veidi destilleeritud vett ja asetage saadud seguga kolb pooleks tunniks püsimagnetile.

Enne tootmisega jätkamist soovitan teil vaadata lehte http://wsyachina.narod.ru/technology/magnetic_liquid.html, seal on kirjeldatud sama tehnikat ja lõpus jagab lehe autor oma kogemusi. Eelkõige kasutas ta pindaktiivse ainena kõige tavalisemat "Fairyt" (nõudepesuvedelik). Peaasi on pöörata erilist tähelepanu ohutussoovitustele ja olla vajalik!

Magnetvedeliku valmistamine mehaaniliselt

Samal ajal saab peaaegu igaüks valmistada vedelikku, mis on mõne rakenduse jaoks üsna vastuvõetav ja reageerib magnetväljale - ilma reaktiivideta ja vaid mõne minutiga. Veel kord rõhutan – ainult selleks mõned rakendusi ja selle kvaliteet on oluliselt halvem kui keemilisel teel saadud. Eelkõige osutub toote konsistents selliseks, et seda võib pigem nimetada mitte "vedelikuks", vaid "pulriks". Pealegi on magnetosakeste sadestumise aeg üsna lühike - tavaliselt mõnest sekundist mitme minutini. Aga ei mingit keemiat ja eksootilisi tehnoloogiaid – ainult sõelumine ja segamine. Muide, kui inimesed 20. sajandi keskel esimest korda magnetvedelike vastu huvi tundsid, saadi nende päris esimesed proovid just sel viisil.

Sellise "magnetlobri" valmistamiseks peate lihtsalt koguma vajaliku koguse peeneid terasviilu. Mida peenem, seda parem, seetõttu on sobivaim "veski" ehk lihvkivi töö järel järele jäänud terasetolm. Tolmu kogub magnet (mitte liiga tugev - mitte niivõrd suure jääkmagnetiseerumise vältimiseks, vaid selleks, et rauaviilud sellele nii intensiivselt ei kipuks ja vähem mittemagnetilist tolmu endaga kaasa kannaks). Seejärel võib mustuse ja suurte fraktsioonide väljafiltreerimiseks kogutu läbi riide sõeluda (näiteks panna riidest kotti ja raputada üle laotatud ajalehe; magnet asetatakse ajalehele jälle veidi kõrvale, seekord a. parem on tugevam magnet, mis püüab kinni kangast läbi lipsanud terase tolmuosakesed ja peen mittemagnetiline mustus lendab otse magnetist mööda alla; suured mustuseosakesed ja suured terasviilud ei pääse kangast läbi ja jäävad koti sisse). Mida tihedam on kangas, seda peenem on sõelutud tolm, kuid seda kauem võtab koti raputamine aega. Protsessi mehhaniseerimiseks võite proovida tolmuimeja väljalaskega tolmuosakesi läbi koti kanga puhuda, kuid selleks on juba vaja ette valmistada seadmed õhuvoolu suunamiseks, kõrvalejuhtimiseks ja summutamiseks. kott (ütleme tühjadest plastpudelitest joogiveest, soovitavalt laia kaelaga ja mahuga 5-8 liitrit). Seetõttu tasub "mehhaniseeritud" versioonile mõelda ainult piisavalt suurte valmistatud "toote" kogustega, mõõdetuna liitrites ja mitme grammi magnetvedeliku jaoks, mis on enamiku katsete ja paljude praktiliste rakenduste jaoks täiesti piisav. ei ole tõenäoliselt õigustatud. Muidugi annab vedelikus tsentrifuugimine palju parema osakeste eraldamise, kuid tiheda lapi ja tolmuimeja leiab pea igast kodust, kuid millegipärast pole mitme tuhande pöördega tsentrifuugid nii laialt levinud. Kui kogutud tolm on piisavalt puhas ja homogeenne ning nõuded “magnetlobri” kvaliteedile on üsna madalad, võib sõelumise üldse ära jätta.

Rõhutan veel kord – teraseosakesed peaksid olema võimalikult väikesed. Peene terastolmu saamiseks tuleks kasutada peeneteralist (lappivat) lihvketast. Juhendina saame pakkuda järgmist - hoolika palja silmaga uurimisega pole tolmuosakeste kuju võimalik kindlaks teha, valgel paberil näevad need välja nagu pisikesed täpid. Kui saate määrata saepuru kuju ja orientatsiooni, siis on selline saepuru liiga suur, see settib väga kiiresti ja jääb peaaegu liikumatuks! Kuid nii suurt saepuru on mugav kasutada kuival kujul magnetvälja joonte uurimiseks. Kriteeriumiks tuleks pidada suurust, kui pikliku kujuga saepuru puhul on eristatavad suunad "mööda" ja "risti" - normaalse nägemise korral vastab see tavaliselt 0,05–0,1 mm või suurematele suurustele, s.t. selline saepuru, vähemalt üks mõõtmetest, on suurem kui 50 .. 100 mikromeetrit.

Valitud terasetolm täidetakse vedelikuga, mis niisutab metalli hästi. See võib olla tavaline vesi – eelistatavalt pindaktiivsete ainetega, st seebi või muu pesuainega küllastunud vesi (vahutamine on siin kahjulik, nii et see peaks olema võimalikult väike!). Kuid selleks, et vältida raua tolmuosakeste kiiret korrosiooni, mis võivad need mõne päevaga lihtsalt "sööma", on terase jaoks parem kasutada vedelat mootoriõli. Majapidamine on üsna sobiv - mida kasutatakse õmblusmasinate määrimiseks. Teise võimalusena võite kasutada pidurivedelikku, mis säilitab oma omadused väga laias temperatuurivahemikus. Siiski tuleb meeles pidada, et pidurivedelik on väga hügroskoopne (kuigi see pole siin nii oluline) ja avatud anumas aurustuvad sellest lenduvad fraktsioonid, mis pole mingil juhul tervisele kasulikud - seetõttu on parem töötage sellega hästi ventileeritavas kohas või vabas õhus.

Terasetolmu kontsentratsioon vedelikus ei tohi ühelt poolt olla liiga kõrge, et vedelik ei muutuks liiga paksuks ja viskoosseks, ja teisest küljest mitte liiga madal, vastasel juhul ei toimu magnetosakeste liikumist. suutma kaasa haarata mis tahes märgatava koguse vedelikku. See valitakse empiiriliselt, lisades vedelikule järk-järgult saepuru, segades põhjalikult ja kontrollides magnetiga. Parem on jätta alusvedelikku veidi üle, kui saada selle puudujääk, kuna viimasel juhul väheneb saadud aine liikuvus väga märgatavalt.

Sellise magnetvedeliku osakeste liikuvuse määrab metalli vedelikuga niisutamise jõud, mis "isoleerib" metalliosakesed üksteisest ja tagab nende suhteliselt vaba liikumise. Pindaktiivsed ained (pindaktiivsed ained) niisutavad tolmuosakeste pinda veelgi paremini, mistõttu kasutatakse neid "professionaalsetes" koostistes. Tugevates magnetväljades võib osakeste vastastikuse tõmbejõud ületada märgumisjõudu ja siis hakkavad osakesed üksteisega otse kokku puutuma ja vedelik "kõveneb", muutudes millekski märja liiva sarnaseks. Magnetvälja kriitilise tugevuse eriväärtus sõltub nii kasutatava metalli magnetilistest omadustest kui ka metalli niisutamise jõust põhivedeliku või pindaktiivse ainega, samuti vedeliku temperatuurist ja pindaktiivse aine suurusest. metalliosakesed (suuremad “kleepuvad” kiiremini kokku, kuna neil on väiksem eripind massiühiku kohta; lisaks settib suur saepuru kergesti põhja, samas kui eriti väikesed tolmuosakesed võivad hoida suspensiooni Browni liikumisega baasvedeliku molekulid). Magnetvälja eemaldamisel taastub vedeliku liikuvus, kui jääkmagnetiseering pole liiga suur.

Lõpetuseks tuleb öelda, et rauatolmust saadav magnetvedelik ei ole mitte ainult väga paks, vaid sellel on ka kõrged abrasiivsed omadused, mistõttu on selle pumpamine läbi mis tahes torude problemaatiline, kuid see võib kergesti kahjustada pumpade laagreid ja tööpindu. selle pumpamine (optimaalne pumbatüüp on käiguvahetusega pump, mis sarnaneb automootorite õlipumpadele). Abrasiivne toime väheneb oluliselt, kui vastastikku liikuvate osade vaheline kliirens ületab suurimate osakeste suurust vähemalt poolteist kuni kaks korda. Sellises olukorras on materjalipaar "kõvametall - vastupidav elastne plast" väga kulumiskindel. Plastik peaks olema täpselt elastne, nagu kõva kumm või fluoroplast, kuid mitte nii kõva kui tekstoliit või eboniit (ja loomulikult peab olema baasvedeliku suhtes keemiliselt vastupidav).

Kuid paljudel juhtudel ei ole need "magnetvedeliku" omadused fundamentaalsed ja paljud mõjud avalduvad selles samamoodi nagu "päris" magnetvedelikes. Eelkõige hõljub põhja surutud magnet pärast vabastamist edukalt vedeliku keskmesse isegi mitu minutit pärast magnetosakeste ladestumise lõppu (sastunud vedelikus võib see tõus aga kesta mitu minutit või isegi tundi). Kui sama magnet, vastupidi, asetatakse pinnale, siis see vajub, kaldudes jälle vedeliku keskele (täpsemalt metalliosakeste hõivatud ala keskele).

Ja viimane märkus. Kerge raputamine või koputamine anuma seinale suurendab oluliselt "loga" liikuvust. Kui te ei tunne kätt raputada, sobib iga nõrga vibratsiooni allikas - kuni bassikõlarini, millele peate rakendama võimsa madalsagedusliku signaali (kuigi see ei pruugi majakaaslastele väga meeldida)! Sellisel eksprompt "vibratsioonistendil" näitab isegi settinud ja mitteaktiivne "puder" head voolavust. ♦

Ferrofluid - mis see on ja kuidas ise ferrofluidi valmistada

Teadusavastustest kaugel olevale inimesele, kes jättis koolis füüsika või keemiaga hüvasti, tundub palju asju ebatavalisena. Kasutades igapäevaelus näiteks elektriseadmeid, ei mõtle me selle peale, kuidas need täpselt töötavad, pidades tsivilisatsiooni eeliseid iseenesestmõistetavaks. Kui aga rääkida millestki, mis ületab igapäevase taju, siis isegi täiskasvanud imestavad, nagu lapsed, ja hakkavad imedesse uskuma.

Kuidas saab lisaks maagiale seletada kolmemõõtmeliste kujundite, lillede ja püramiidide, maagiliste piltide, mis asendavad üksteist pealtnäha tavalisest vedelikust, ilmumise fenomeni? Kuid see pole maagia, teadus annab toimuvale põhjenduse.

Me räägime ferrofluidist - kolloidsest süsteemist, mis koosneb veest või muust orgaanilisest lahustist, mis sisaldab magnetiidi väikseimaid osakesi, ja mis tahes materjalist, mis sisaldab rauda. Nende mõõtmed on nii väikesed, et seda on isegi raske ette kujutada: need on kümme korda peenemad kui juuksekarv! Sellised mikroskoopilised suuruse indikaatorid võimaldavad neid soojusliikumise abil lahustis ühtlaselt jaotada.

Hetkel, kui välismõju puudub, on vedelik rahulik, meenutab peeglit. Kuid sellesse "peeglisse" tuleb tuua ainult suunatud magnetväli ja see ärkab ellu, näidates vaatajale hämmastavaid kolmemõõtmelisi pilte: õitsevad maagilised lilled, pinnal kasvavad liikuvad kujundid, mis välja mõjul muutuvad.

Sõltuvalt magnetvälja tugevusest ja suunast muutuvad pildid meie silme all – alates kergetest, vaevumärgatavatest lainetustest, mis tekivad vedeliku pinnale, läbi nõelte ja tippude, mis muudavad teravust ja kallet ning kasvavad lilledeks ja puudeks.

Võimalus luua valgustuse abil värvipilte, mis vaatlejat tõeliselt lummavad, avab tema ees tundmatu maailma.

Kahjuks ei ole metalliosakesed, kuigi neid nimetatakse ferromagnetilisteks, ferromagnetilised selle täies tähenduses, kuna nad ei suuda säilitada tekkinud kuju pärast magnetvälja kadumist. Sest neil pole oma magnetiseerimist. Sellega seoses ei leidnud selle avastuse kasutamine, mis muide pole täiesti uus - selle tegi ameeriklane Rosenzweig juba eelmise sajandi keskel, laialdast rakendust.

Kuidas valmistada ja kus ferrofluidi kasutatakse?

Ferrofluide kasutatakse elektroonikas, autotööstuses ja tahaks uskuda, et nende laialdane kasutamine ei ole enam kaugel ning nanotehnoloogia arenedes leiavad need laialdast kasutust. Vahepeal on see peamiselt lõbus imetlevale publikule, keda rikuvad erinevad vaatemängud.

Kolmemõõtmelised pildid panevad neid hinge kinni pidades jälgima, kahtlema, kas tegu on montaažiga, ja vähemalt internetist toimuvale seletust otsima. Kes teab, võib-olla leiab väike poiss, kes täna suuga metallist “elavaid” värve ja figuure jälgib, homme sellele nähtusele põhimõtteliselt uue rakenduse, tehes teaduses ja tehnikas revolutsiooni. Aga see on homme, aga praegu - vaata ja naudi!

Uskumatu asi, see on visuaalne füüsika, peate selliseid katseid koolis õpilastele näitama, tutvustades neile visuaalsete katsete kaudu teadust, eriti kuna saate sellist vedelikku kodus valmistada!

See on kindel, meil oleks selline õpetaja-keemik - ma ei jätaks ühtegi tundi vahele! Jah, ma paneksin end kirja valikainetele ja koolijärgsele programmile, kui ainult selliste katsete ja katsete läbiviimiseks!

Tundub väga kena, keskaegses Euroopas oleks nad ilmselgelt selle eest tuleriidal põletatud, nagu ketser ja nõid!

Ferrofluid on vedelik, mis on magnetvälja mõjul tugevalt polariseeritud.

Katsed ferrofluidiga

Ferrofluide kasutatakse kõvaketaste valmistamisel. Seda rakendatakse ketaste pöörlevatele telgedele, vältides seeläbi prahi sissepääsu väljastpoolt.

VF-i kasutatakse ka tweeterites soojuse eemaldamiseks häälepoolist ja resonantsi summutamiseks.

VF on leidnud rakendust kosmose- ja kaitsetööstuses, meditsiinis, optikas, elektroonikas ja masinaehituses ning paljus muus.

Kuidas valmistada ferrofluidi kodus

• õli (päevalill, masin või mõni muu);
• laserprinteri tooner (arendaja peab koostises olema).

Koostisosad tuleb segada, et saada hapukoort meenutav vedelik.

miks mitte kasutada kohe metallipulbrit?

See ei lähe. "Okaste" efekti saavutamiseks peab keha olema vedelas olekus.

Sky, proovisid seda peene pulbriga või arvan?

tooneris on palju vaiku, mis tuleb kuidagi eraldada ... üldiselt tooner ei rullu!

Pole okei. lihtsalt ajas vannitoa sassi.

Klass! Võite mõelda vedeliku pritsimisele muusika saatel!

magnet tuleb kinnitada samba külge 10-20 cm kaugusel ja lülitada see valjult sisse

sai lõpuks persse! lahe teema!

Ma jõudsin selle klassini))))))

Minu tooner ei reageeri üldse magnetitele, milles asi?

Ilmselt on sul ühekomponentne tooner (selles on üks plastik). On vaja osta ilmutit sisaldav tooner (metallipulber)

peaks proovima

Lisa kommentaar Tühista vastus

Ferrofluidid on kolloidsed süsteemid, mis koosnevad nanomeetri suurustest ferromagnetilistest või ferrimagnetilistest osakestest, mis on suspendeeritud kandevedelikus, milleks on tavaliselt orgaaniline lahusti või vesi. Sellise vedeliku stabiilsuse tagamiseks seotakse ferromagnetilised osakesed pindaktiivse ainega (pindaktiivse ainega), mis moodustab osakeste ümber kaitsva kesta ja ei lase neil van der Waalsi või magnetjõudude toimel kokku kleepuda.

Ferrovedelikud:

Magnetvedelikud on kolloidsed lahused – ained, millel on rohkem kui ühe aine oleku omadused. Sel juhul on need kaks olekut tahke metall ja vedelik, milles see sisaldub. See võime muuta olekut magnetvälja mõjul võimaldab kasutada ferrofluide hermeetikute ja määrdeainetena ning võib avada ka muid rakendusi tulevastes nanoelektromehaanilistes süsteemides.

Esimene viis magnetilise vedeliku saamiseks:

Magnetväljale reageeriva vedeliku saab peaaegu igaüks oma kätega valmistada – ilma reaktiivideta ja vaid mõne minutiga . Loomulikult on selle kvaliteet oluliselt halvem kui keemilisel teel saadud. Eelkõige osutub toote konsistents selliseks, et seda võib pigem nimetada mitte "vedelikuks", vaid "pulriks". Pealegi on magnetosakeste sadestumise aeg üsna lühike - tavaliselt mõnest sekundist mitme minutini. Aga ei mingit keemiat ja eksootilisi tehnoloogiaid, ainult sõelumine ja segamine. Magnetloga valmistamiseks peate lihtsalt koguma vajaliku koguse peeneid terasviilu . Mida peenem, seda parem, seetõttu on sobivaim "veski" ehk lihvkivi töö järel järele jäänud terasetolm.

Tolmu kogub magnet (mitte liiga tugev - mitte niivõrd suure jääkmagnetiseerumise vältimiseks, vaid selleks, et rauaviilud sellele nii intensiivselt ei kipuks ja vähem mittemagnetilist tolmu endaga kaasa kannaks).

Seejärel saab mustuse ja suurte fraktsioonide välja filtreerimiseks koguda selle ajalehele lapi kaudu. . Mida tihedam on kangas, seda peenem on sõelutud tolm, kuid seda kauem võtab koti raputamine aega.

Rõhutan veel kord – teraseosakesed peaksid olema võimalikult väikesed. Peene terastolmu saamiseks tuleks kasutada peeneteralist (lappivat) lihvketast. Juhendina saame pakkuda järgmist - palja silmaga vaadates on tolmuosakeste kuju võimatu määrata, valgel paberil tunduvad need pisikeste täppidena. Kui saepuru kuju on selgelt eristatav (tavalise nägemise korral vastab see tavaliselt suurustele 0,1-0,3 mm või rohkem), siis on selline saepuru liiga suur, see settib väga kiiresti ja on praktiliselt liikumatu!

Joonis nr 1 - Raudviilud ja magnet

Valitud terasetolm täidetakse vedelikuga, mis niisutab metalli hästi. See võib olla tavaline vesi – eelistatavalt pindaktiivsete ainetega, st seebi või muu pesuainega küllastunud vesi (vahutamine on siin kahjulik, nii et see peaks olema võimalikult väike!).

Aga! Raua tolmuosakeste kiire korrosiooni vältimiseks, mis võivad need mõne päevaga lihtsalt “sööma”, on terase jaoks parem kasutada vedelat mootoriõli. . Majapidamine on üsna sobiv - mida kasutatakse õmblusmasinate määrimiseks.

Terasetolmu kontsentratsioon vedelikus ei tohi ühelt poolt olla liiga kõrge, et vedelik ei muutuks liiga paksuks ja viskoosseks, ja teisest küljest mitte liiga madal, vastasel juhul ei toimu magnetosakeste liikumist. suutma kaasa haarata mis tahes märgatava koguse vedelikku. See valitakse empiiriliselt, lisades vedelikule järk-järgult saepuru, segades põhjalikult ja kontrollides magnetiga. . Parem on saada alusvedeliku väike ülejääk kui selle defitsiit, kuna viimasel juhul väheneb saadud aine liikuvus väga märgatavalt.

Magnetvälja kriitilise tugevuse spetsiifiline väärtus sõltub nii kasutatava metalli magnetilistest omadustest kui ka metalli niisutamise tugevusest alusvedeliku või pindaktiivse ainega, aga ka vedeliku temperatuurist ja suurusest. metalliosakestest. Magnetvälja eemaldamisel taastub vedeliku liikuvus, kui jääkmagnetiseering pole liiga suur.

Teine viis magnetilise vedeliku valmistamiseks:

Magnetvedelikku saab veelgi lihtsamaks teha. Laserprinterite jaoks on olemas dielektrilised magnettoonerid (DM-toonerid). DM-Tooner on vaigust ja magnetiseeritud raudoksiidist koosnev aine. Sellisel juhul võib pindaktiivsetest ainetest loobuda.

50 ml magnettooneri jaoks peate võtma 2 supilusikatäit väga puhast taimeõli.

Segage tooner põhjalikult õliga, see on kõik - magnetvedelik on valmis.

P.S. Püüdsin selgelt näidata ja kirjeldada mitte keerulisi näpunäiteid. Loodan, et vähemalt midagi on teile kasulik. Kuid see pole veel kõik, mida on võimalik välja mõelda, nii et minge ja uurige saiti

NASA töötaja Steve Papell ferrofluidi leiutamisest on möödunud 52 aastat. Ta lahendas väga spetsiifilise probleemi: kuidas sundida raketi kütusepaagis olevat vedelikku kaaluta oleku tingimustes lähenema augule, millest pump kütust põlemiskambrisse pumpas. Just siis tuli Papell välja mittetriviaalse lahendusega - lisada kütusele mingit magnetainet, et välise magneti abil kütuse liikumist paagis kontrollida. Nii sündis ferrofluid.

Papel kasutas magnetilise ainena magnetiiti (Fe 3 O 4), mida ta mitu päeva spetsiaalse tehnoloogia abil purustas (jahvatas segus oleiinhappega). Saadi stabiilne kolloidne suspensioon, milles olid stabiilselt olemas pisikesed 0,1-0,2 mikroni suurused magnetiidi osakesed. Oleiinhape mängis selles süsteemis pinna modifikaatori rolli, mis takistas magnetiidiosakeste kokkukleepumist. Patent S. Papella US 3215572 A (Madala viskoossusega magnetvedelik, mis saadakse magnetosakeste kolloidse suspensiooni abil) on avatud ja seda saab vaadata Internetis. Ferrofluidi klassikaline koostis on 5% (mahu järgi) magnetosakesi, 10% pinna modifikaatorit (oleiin-, sidrun- või polüakrüülhape jne). Ülejäänud on orgaaniline lahusti, sealhulgas vedelad õlid.

Viimastel aastatel on huvi magnetvedelike vastu elavnenud ja tänaseks on need leidnud juba palju rakendusi. Kui selline vedelik kantakse neodüümmagnetile, libiseb magnet minimaalse takistusega üle pinna, see tähendab, et hõõrdumine väheneb järsult. Ameerika Ühendriikides valmistatakse ferromagnetilise vedeliku baasil lennukitele radarit neelavaid katteid. Ja kuulsa Ferrari loojad kasutavad auto vedrustuses magnetorheoloogilist vedelikku: magnetiga manipuleerides saab juht vedrustust igal ajal jäigemaks või pehmemaks muuta. Ja need on vaid mõned näited.

Magnetvedelik on hämmastav materjal. See tasub asetada magnetvälja, kuna eraldiseisvad magnetosakesed kombineeritakse ja reastuvad mööda jõujooni, muutudes täiesti tahkeks aineks. Tänapäeval näidatakse paljudes meelelahutussaadetes võlutrikke magnetvedelikuga, mis magnetiga kokku puutudes muutuvad sümmeetriliselt veatuteks siilideks või kaktusteks. Ferrofluidi saab muidugi osta, aga palju huvitavam on seda ise teha.

Kirjutasime, kuidas saada isekõvastuvat magnetvedelikku, mis võimaldab uurida mikroskoobi all magnetosakestest moodustunud struktuure (Keemia ja elu, 2015, nr 11) Ja siin on veel üks isetehtud ferromagnetilise vedeliku retsept. . Võtke 50 ml laserprinteri toonerit. See pulber koosneb vähemalt 40% magnetiidist, mille osakeste suurus on 10 nanomeetrit või vähem. Toonik sisaldab tingimata ka pinna modifikaatorit, et nanoosakesed kokku ei kleepuks. 50 ml toonikule lisage 30 ml taimeõli (kaks supilusikatäit) ja segage hoolikalt, säästmata selleks aega. Saate musta homogeense vedeliku, mis sarnaneb hapukoorega. Nüüd vala see külgedega lapikusse klaasnõusse nii, et kihi paksus oleks vähemalt sentimeeter. Too anuma põhja alla magnet ja sellesse kohta tekib vedeliku sisse kohe kõva siil. Seda saab liigutada magnetiga. Kui viite magneti vedeliku pinnale või küljele, hüppab vedelik sõna otseses mõttes magneti suunas välja, seega olge ettevaatlik. Selle probleemi vältimiseks võite magnetvedeliku panna väikesesse klaaskoonilisse kolbi, täites selle pooleldi või veidi vähem. Kallutage kolbi nii, et piki selle seina moodustuks vedelikukiht, ja hoidke magnetit klaasi lähedal.

Edu sõltub magneti tugevusest (kauplustest saab osta väikese neodüümmagneti) ja tooneri kvaliteedist. Viimasel juhul peate olema kindel, et see sisaldab magnetpulbrit.