Kepada seseorang yang jauh daripada penemuan saintifik, yang mengucapkan selamat tinggal kepada fizik atau kimia di sekolah, banyak perkara kelihatan luar biasa. Menggunakan dalam kehidupan seharian, sebagai contoh, peralatan elektrik, kita tidak memikirkan bagaimana sebenarnya ia berfungsi, mengambil faedah tamadun begitu sahaja. Tetapi apabila ia datang kepada sesuatu yang melampaui persepsi sehari-hari, orang dewasa pun kagum, seperti kanak-kanak, dan mula mempercayai keajaiban.

Bagaimana, selain sihir, bolehkah seseorang menerangkan fenomena kemunculan figura tiga dimensi, bunga dan piramid, gambar ajaib yang menggantikan satu sama lain daripada cecair yang kelihatan biasa? Tetapi ia bukan sihir, sains memberi rasional untuk apa yang berlaku.

Apa itu ferrofluid?

Kita bercakap tentang ferrofluid - sistem koloid yang terdiri daripada air atau pelarut organik lain yang mengandungi zarah terkecil magnetit, dan sebarang bahan yang mengandungi besi. Dimensi mereka sangat kecil sehingga sukar untuk dibayangkan: mereka sepuluh kali lebih nipis daripada rambut manusia! Penunjuk saiz mikroskopik sedemikian membolehkannya diagihkan sama rata dalam pelarut menggunakan gerakan terma.

Buat masa ini, walaupun tiada pengaruh luaran, cecair itu tenang, menyerupai cermin. Tetapi seseorang hanya perlu membawa medan magnet yang diarahkan kepada "cermin" ini dan ia menjadi hidup, menunjukkan penonton gambar tiga dimensi yang menakjubkan: bunga ajaib mekar, angka bergerak tumbuh di permukaan, berubah di bawah pengaruh medan.

Bergantung pada kekuatan dan arah medan magnet, gambar berubah di hadapan mata kita - daripada cahaya, riak hampir tidak ketara yang muncul di permukaan cecair, melalui jarum dan puncak yang mengubah ketajaman dan cerun dan tumbuh menjadi bunga dan pokok.

Keupayaan untuk mencipta gambar berwarna dengan bantuan pencahayaan, benar-benar mempesonakan pemerhati, mendedahkan dunia yang tidak diketahui di hadapannya.

Malangnya, zarah logam, walaupun ia dipanggil feromagnetik, bukan feromagnetik dalam erti kata penuh, kerana ia tidak dapat mengekalkan bentuk yang terhasil selepas kehilangan medan magnet. Kerana mereka tidak mempunyai kemagnetan sendiri. Dalam hal ini, penggunaan penemuan ini, yang, dengan cara itu, tidak sepenuhnya baru - ia dibuat oleh Rosenzweig Amerika pada pertengahan abad yang lalu, tidak menemui aplikasi yang luas.

Bagaimana untuk membuat dan di mana ferrofluid digunakan?

Ferrofluid digunakan dalam elektronik, dalam industri automotif, dan saya ingin percaya bahawa penggunaan meluas mereka tidak jauh, dan dengan pembangunan nanoteknologi, ia akan digunakan secara meluas. Dalam pada itu, ini kebanyakannya menyeronokkan untuk orang ramai yang mengagumi, dimanjakan dengan pelbagai jenis cermin mata.

Gambar tiga dimensi membuatkan anda mengikutinya dengan nafas tertahan, meragui sama ada ini montaj, dan mencari penjelasan tentang apa yang sedang berlaku, sekurang-kurangnya di Internet. Siapa tahu, mungkin seorang budak lelaki yang hari ini menonton warna dan angka logam "hidup" dengan mulut terbuka, esok akan menemui aplikasi asas baru untuk fenomena ini, membuat revolusi dalam sains dan teknologi. Tetapi ini adalah esok, tetapi buat masa ini - tonton dan nikmati!

Bendalir besi, dia adalah cecair magnet- alat yang sangat misteri dan ingin tahu. Saya mula-mula melihatnya kira-kira sepuluh tahun yang lalu, di Muzium Sains dan Teknologi Paris, di mana salah satu pameran itu ialah bekas kaca tertutup rapat dengan cecair hitam berminyak di dalamnya. Berdekatan terletak sepasang magnet. Apabila mereka dibawa ke dalam bekas, cecair itu bertindak balas, naik seperti landak dan membentuk gambar jenis pancang yang agak mengancam mengulangi bentuk magnet. Terdapat juga penerangan ringkas tentang apa itu dan dengan apa ia dimakan. Kemudian saya belajar nama ini - ferrofluid. Sudah tentu, dia sangat ingin, tetapi kemudian tidak ada idea di mana untuk mendapatkannya, tidak ada peluang untuk ini. Dan kini, sepuluh tahun kemudian...

Ferrofluid, sebenarnya, adalah penggantungan nanopartikel feromagnetik (biasanya magnetit), bersaiz kira-kira 10 nm (jarang lebih besar), dicampur dalam surfaktan (pelarut organik seperti asid oleik, atau air), yang membentuk sejenis filem di sekelilingnya. nanopartikel, tidak membiarkannya tergelincir. Di bawah pengaruh medan magnet, zarah-zarah berbaris di sepanjang garisnya, membentuk jarum ciri ini. Pada dasarnya, tidak mungkin saya dapat menerangkan sifat-sifat ferrofluid lebih baik daripada dalam Wiki, jadi saya menghantar mereka yang ingin mengetahui lebih banyak teori ke sana.

Saya menjumpai balang berharga yang saya cari di Ebee, serta banyak perkara lain. Tanda harga tidak begitu menggalakkan, tetapi hampir tidak ada alternatif (by the way, ia adalah empat kali lebih mahal pada supermagnete.de), jadi saya terpaksa memesannya. Dan kini, sebulan kemudian, saya akhirnya mempunyai balang. 8 auns omong kosong hitam pelik itu.
Perkara pertama yang ditemui ialah dia sangat kotor. Jika setitis ferrofluid terkena pada pakaian berwarna terang, kotoran ini tidak akan dihilangkan oleh APA-APA. Dan sangat, sangat wajar memakai sarung tangan apabila bekerja dengannya. Kedua, dia memancut liar. Titisan ditemui di tempat yang paling tidak dapat diramalkan. Dan yang ketiga - kerana gabungan dua sifat pertama balang ini, ia akan bertahan untuk masa yang sangat singkat 🙁

Sebenarnya, ternyata selepas beberapa eksperimen, untuk mendapatkan corak pengedaran zarah yang benar-benar menarik, perlu mempunyai elektromagnet dan angka yang kuat dengan bentuk tepi yang kompleks (seperti gerudi, gear, dll.), dan dalam keadaan baik. cara elektromagnet mesti dililit pada objek ini. Hiburan dengan magnet kekal ingin tahu, tetapi, pertama, magnet saya agak lemah untuk mendapatkan gambar yang besar, dan, kedua, ini adalah hiburan selama kira-kira lima minit, kerana tingkah laku cecair itu ternyata agak membosankan.

Walau bagaimanapun, setakat ini kami telah berjaya menghasilkan pilihan yang lebih atau kurang berwarna untuk menggunakan magnet kekal dengan ferrofluid: anda perlu membawa magnet bukan dari bawah, tetapi dari atas (sudah tentu, melalui lapisan kaca atau plastik), dan kemudian anda boleh melihat bagaimana lajur tumbuh dari tengah mangkuk dengan ferrofluid , dan kaca di bawah magnet mula membonjol dengan jarum cecair yang mengalir. Di samping itu, daya graviti yang menarik cecair ke bawah dengan ketara meningkatkan panjang jarum.

Ferrofluid amat sukar untuk difoto dengan kualiti yang tinggi. Oleh kerana pantulan cahaya berkilat yang sangat tajam dan kegelapan lengkap dalam mana-mana lapisan sekurang-kurangnya agak ketara tebal (dengan cara itu, ia berwarna coklat dalam lapisan yang sangat nipis), ternyata sukar untuk memotret sempadan pancang. Tetapi pada akhirnya, saya tahu apa yang perlu dilakukan: menembak dengan kelajuan pengatup selama lima saat, dan pada masa ini gelombang lampu suluh, menerangi landak dari ferrofluid yang melekat dari sisi yang berbeza.

Dengan cara ini, anda boleh cuba membuat ferrofluid dengan tangan anda sendiri. Oleh kerana saya belum mencubanya, saya tidak akan menjelaskan secara terperinci, tetapi apabila saya sampai di sana, saya pasti akan menulis apa dan bagaimana. Kesukaran utama terletak pada keperluan untuk mengempar penggantungan, tetapi anda boleh cuba bertahan dengan cara yang dibuat, kerana masih tiada emparan.

Saya ingin menyebut secara khusus arca bendalir ferro. Inilah yang akan saya perjuangkan dan apa yang saya ingin dapatkan daripadanya pada akhirnya. Pemandangan yang sangat mempesonakan, terutamanya yang melayang.

Istilah "ferrofluid" biasanya merujuk kepada bendalir yang ditarik oleh magnet, iaitu, ia bertindak balas kepada medan magnet. Selain itu, dalam medan magnet yang kuat, cecair ini boleh kehilangan kecairannya, menjadi seperti badan pepejal. Ramai yang pernah mendengar tentang bahan sedemikian, tetapi kebanyakan menganggap bahan tersebut sebagai produk berteknologi tinggi yang eksotik dan mahal, hanya tersedia untuk beberapa yang bertuah terpilih. Ini benar, tetapi hanya sebahagian. Kadang-kadang kualiti yang lebih rendah, tetapi lebih daripada produk yang berpatutan, dibuat dalam beberapa minit secara literal daripada sampah, sudah cukup.

Cecair magnet "Profesional".

Bendalir magnet "Profesional" biasanya merupakan larutan koloid bagi zarah terkecil bahan magnetik, iaitu penggantungan zarah pepejal dalam cecair yang stabil dan tidak mendap dari semasa ke semasa. Selalunya, magnetit (Fe 3 O 4) digunakan sebagai bahan magnetik, dan saiz zarahnya biasanya dari 2 hingga 30 nanometer (namun, terdapat juga sebutan zarah yang lebih besar - sehingga 10 mikrometer). Untuk mengelakkan melekat dan mendap zarah magnet, pelbagai jenis bahan aktif permukaan (surfaktan) digunakan, bergantung kepada jenis cecair asas yang membentuk asas larutan koloid. Sebaliknya, pilihan cecair asas ditentukan oleh tujuan yang dimaksudkan untuk produk siap dan set sifatnya yang dikehendaki (kelikatan, ketumpatan, rintangan haba, kekonduksian terma, dll.). Selain air, cecair asas yang paling popular untuk aplikasi teknikal ialah minyak tanah dan minyak teknikal cecair, untuk aplikasi bioperubatan - pelbagai jenis cecair organik.

Kerana zarah magnetit, cecair ferus biasanya legap, bahan hitam pekat. Untuk mengurangkan kelikatan, kepekatan magnetit boleh dikurangkan, tetapi ini, sudah tentu, juga mengurangkan sifat magnet cecair. Penggunaan pengisi magnet lain dan bukannya magnetit boleh memberikan cecair warna selain hitam (biasanya warna kuning-coklat berbeza), tetapi tiada cecair ini boleh membanggakan ketelusan kristal.

Kerumitan mendapatkan cecair magnet "sebenar" sangat mengagumkan - contohnya, untuk mengisar zarah mekanikal kepada saiz yang dikehendaki, penguji memerlukan 1000 jam operasi kilang bola (1.5 bulan tanpa rehat!). Kaedah lain juga agak eksotik, sebagai contoh, pengisaran zarah dengan kaedah elektrokondensasi adalah berdasarkan penciptaan arka voltan dalam cecair antara elektrod yang direndam di dalamnya, jurang antaranya diisi dengan bahan yang akan dikisar. Terdapat juga kaedah kimia semata-mata, walau bagaimanapun, walaupun di sana ia tidak boleh dilakukan tanpa sentrifugasi berulang produk tindak balas. Tetapi hasilnya berbaloi: cecair yang diperolehi dengan cara ini dapat mengekalkan sifatnya selama bertahun-tahun.

Kaedah kimia yang paling mudah diterangkan di sini: http://nauka.relis.ru/34/0211/34211036.htm. Pertimbangan terperinci tentang masalah dari kedudukan saintifik yang ketat boleh didapati di laman web ini: http://magneticliquid.narod.ru/authority/008.htm.

Cecair magnet DIY

Pembuatan cecair magnetik dengan cara kimia

Untuk melakukan ini, anda mesti mempunyai peralatan berikut dan barangan kaca kimia.

1. Penimbang farmasi dengan satu set pemberat.
2. Dua kelalang (bahagian bawah bulat atau rata).
3. bikar.
4. Kertas penapis dan corong.
5. Magnet yang cukup kuat, lebih baik berdering (dari pembesar suara).
6. Dapur elektrik kecil (makmal).
7. Gelas porselin untuk 150-200 ml.
8. Termometer dengan julat pengukuran suhu sehingga 100°C.
9. kertas penunjuk.
10. Untuk mendapatkan ferrofluid yang lebih baik, anda memerlukan emparan atas bangku kecil (4000 rpm). Walau bagaimanapun, dengan keperluan sederhana untuk produk akhir, anda boleh melakukannya tanpa sentrifugasi atau cuba menggantikan sentrifugasi dengan pengendapan lama.

Di samping itu, reagen berikut diperlukan.

1. Garam besi bi- dan trivalen (klorin FeCl 2, FeCl 3 atau sulfat FeSO 4, Fe 2 (SO 4) 3).
2. Air ammonia kepekatan 25% (ammonia).
3. Garam natrium asid oleik (sabun oleik) sebagai surfaktan. Anda boleh cuba menggantikan asid oleik dengan detergen yang berbuih rendah.
4. Air suling. Daripada air suling, anda boleh menggunakan air yang telah dimurnikan melalui sistem osmosis songsang (termasuk air isi rumah, tetapi dengan syarat sistem ini tidak mempunyai katrij pos yang "memperbaiki" yang memperkayakan air yang telah dimurnikan dengan garam dan unsur mikro). Air minuman yang disucikan dalam botol dari kedai tidak akan berfungsi - ia biasanya "diperbaiki" dengan pelbagai mikroaditif; atas sebab yang sama, mata air semula jadi dan air artesis tidak sesuai.

Berikut adalah ringkasan teknik ini. Angka-angka diberikan setiap 10 gram fasa magnetik pepejal (magnetit) dalam ferrofluid.

Larutan oren kecoklatan akan serta-merta bertukar menjadi ampaian hitam. Tambah sedikit air suling dan letakkan kelalang dengan campuran yang terhasil pada magnet kekal selama setengah jam.

Sebelum memulakan pembuatan, saya menasihati anda untuk melihat halaman http://wsyachina.narod.ru/technology/magnetic_liquid.html, teknik yang sama diterangkan di sana, dan pada akhirnya pengarang halaman berkongsi pengalamannya. Khususnya, dia menggunakan "Fairy" (cecair pencuci pinggan) yang paling biasa sebagai surfaktan. Perkara utama ialah memberi perhatian khusus kepada cadangan keselamatan dan mengambil penjagaan yang diperlukan!

Pembuatan bendalir magnetik secara mekanikal

Sementara itu, hampir semua orang boleh membuat cecair yang agak boleh diterima untuk beberapa aplikasi dan bertindak balas kepada medan magnet - tanpa sebarang reagen dan hanya dalam beberapa minit. Sekali lagi, saya tekankan - hanya untuk beberapa aplikasi, dan kualitinya jauh lebih buruk daripada yang diperoleh dengan cara kimia. Khususnya, konsistensi produk ternyata sedemikian rupa sehingga ia boleh dipanggil bukan "cecair", tetapi "buburan". Selain itu, masa pemendapan zarah magnet agak pendek - biasanya dari beberapa saat hingga beberapa minit. Tetapi tiada kimia dan teknologi eksotik - hanya menapis dan mencampurkan. Ngomong-ngomong, apabila orang mula berminat dengan cecair magnetik pada pertengahan abad ke-20, sampel pertama mereka diperoleh dengan cara ini.

Untuk membuat "buburan magnet" sedemikian, anda hanya perlu mengumpul jumlah pemfailan keluli halus yang diperlukan. Lebih halus lebih baik, oleh itu yang paling sesuai ialah habuk keluli yang tinggal selepas kerja "pengisar" atau batu pengisar. Habuk dikumpul oleh magnet (tidak terlalu kuat - tidak begitu banyak untuk mengelakkan kemagnetan sisa yang besar, tetapi supaya pemfailan besi tidak cenderung kepadanya dengan begitu kuat dan membawa kurang habuk bukan magnet bersamanya). Kemudian, untuk menghilangkan kotoran dan pecahan besar, yang terkumpul boleh diayak melalui kain (katakan, diletakkan dalam beg kain dan digoncang di atas surat khabar yang tersebar; magnet sekali lagi diletakkan di atas surat khabar sedikit ke tepi, kali ini lebih kuat magnet adalah lebih baik, yang menangkap zarah habuk keluli yang telah tergelincir melalui fabrik, dan kotoran bukan magnetik halus terbang terus ke bawah melepasi magnet; zarah kotoran yang besar dan pemfailan keluli yang besar tidak boleh melalui fabrik dan kekal di dalam kantung). Lebih padat kain, lebih halus habuk yang diayak, tetapi lebih lama masa yang diperlukan untuk menggoncang beg itu. Untuk mekanisasi proses, anda boleh cuba meniup zarah habuk melalui fabrik beg dengan ekzos pembersih vakum, tetapi ini sudah memerlukan penyediaan peranti untuk mengarahkan, memesongkan dan memadamkan aliran udara yang telah keluar dari beg (katakan, dari botol plastik kosong dari air minuman, lebih baik dengan leher lebar dan jumlah 5-8 liter). Oleh itu, adalah wajar memikirkan versi "mekanisasi" hanya dengan jumlah yang cukup besar "produk" yang dihasilkan, diukur dalam liter, dan untuk beberapa gram cecair magnetik, yang cukup mencukupi untuk kebanyakan eksperimen dan banyak aplikasi praktikal, ini adalah tidak mungkin dibenarkan. Sudah tentu, sentrifugasi dalam cecair akan memberikan pemisahan zarah yang lebih baik, tetapi kain padat dan pembersih vakum boleh didapati di hampir setiap rumah, tetapi atas sebab tertentu emparan beberapa ribu putaran seminit tidak begitu meluas. Sekiranya habuk yang dikumpul cukup bersih dan homogen, dan keperluan untuk kualiti "buburan magnetik" agak rendah, maka penapisan boleh ditinggalkan sama sekali.

Saya tekankan sekali lagi - zarah keluli hendaklah sekecil mungkin. Untuk mendapatkan habuk keluli halus, roda pengisar berbutir halus (lapping) harus digunakan. Sebagai panduan, kami boleh menawarkan perkara berikut - setelah pemeriksaan teliti dengan mata kasar, adalah mustahil untuk menentukan bentuk zarah debu, pada kertas putih ia kelihatan seperti titik-titik kecil. Jika anda boleh menentukan bentuk dan orientasi habuk papan, maka habuk papan tersebut terlalu besar, mereka akan menetap dengan cepat dan akan hampir tidak bergerak! Tetapi habuk papan yang besar itu mudah digunakan dalam bentuk kering untuk mengkaji garisan medan magnet. Kriteria harus dipertimbangkan saiz apabila arah "sepanjang" dan "seberang" boleh dibezakan dalam habuk papan berbentuk bujur - dengan penglihatan normal, ini biasanya sepadan dengan saiz pada sisi terbesar 0.05-0.1 mm atau lebih, i.e. habuk papan tersebut, sekurang-kurangnya satu daripada dimensi, adalah lebih besar daripada 50 .. 100 mikrometer.

Debu keluli yang dipilih diisi dengan cecair yang membasahi logam dengan baik. Ini boleh menjadi air biasa - lebih baik tepu dengan surfaktan, iaitu sabun atau detergen lain (berbuih berbahaya di sini, jadi ia harus sekecil mungkin!). Tetapi untuk mengelakkan hakisan pesat zarah habuk besi, yang hanya boleh "memakan" mereka dalam beberapa hari, lebih baik menggunakan minyak enjin cecair untuk keluli. Isi rumah agak sesuai - apa yang digunakan untuk melincirkan mesin jahit. Sebagai alternatif, anda boleh menggunakan cecair brek yang mengekalkan sifatnya pada julat suhu yang sangat luas. Walau bagaimanapun, harus diingat bahawa cecair brek sangat higroskopik (walaupun ini tidak begitu penting di sini), dan dalam bekas terbuka pecahan yang tidak menentu menyejat daripadanya, yang sama sekali tidak memberi manfaat kepada kesihatan - oleh itu adalah lebih baik untuk bekerja dengan ia di kawasan pengudaraan yang baik atau di udara terbuka.

Kepekatan habuk keluli dalam cecair mestilah, dalam satu tangan, tidak terlalu tinggi, supaya cecair tidak menjadi terlalu tebal dan likat, dan sebaliknya, tidak terlalu rendah, jika tidak, pergerakan zarah magnet tidak akan boleh memasukkan sebarang isipadu cecair yang ketara. Ia dipilih secara empirik dengan menambahkan habuk papan secara beransur-ansur ke dalam cecair, mencampurkan dengan teliti dan memeriksa dengan magnet. Adalah lebih baik untuk meninggalkan sedikit lebihan cecair asas daripada menerima kekurangannya, kerana dalam kes kedua, mobiliti bahan yang terhasil berkurangan dengan ketara.

Mobiliti zarah bendalir magnet sedemikian ditentukan oleh magnitud daya pembasahan logam oleh cecair, yang "mengasingkan" zarah logam antara satu sama lain dan memastikan pergerakannya yang agak bebas. Surfaktan (surfaktan) membasahi permukaan zarah debu dengan lebih baik, itulah sebabnya ia digunakan dalam komposisi "profesional". Dalam medan magnet yang kuat, daya tarikan bersama zarah boleh melebihi daya pembasahan, dan kemudian zarah akan mula bersentuhan secara langsung antara satu sama lain, dan cecair akan "mengeras", menjadi sesuatu seperti pasir basah. Nilai spesifik kekuatan kritikal medan magnet bergantung pada kedua-dua sifat magnet logam yang digunakan, dan pada daya membasahi logam dengan cecair asas atau surfaktan, serta pada suhu cecair dan saiz zarah logam (yang lebih besar "melekat" lebih cepat, kerana ia mempunyai luas permukaan khusus yang lebih kecil bagi setiap unit jisim; di samping itu, habuk papan yang besar mudah mendap ke bahagian bawah, manakala zarah habuk kecil terutamanya boleh dikekalkan dalam penggantungan oleh pergerakan Brownian molekul cecair asas). Apabila medan magnet dikeluarkan, mobiliti cecair akan dipulihkan jika kemagnetan sisa tidak terlalu besar.

Akhirnya, mesti dikatakan bahawa ferrofluid dari habuk besi bukan sahaja sangat tebal, tetapi juga mempunyai sifat kasar yang tinggi, jadi ia bermasalah untuk mengepamnya melalui mana-mana tiub, tetapi ia boleh dengan mudah merosakkan galas dan permukaan kerja pam pam. ia (jenis pam optimum ialah pam anjakan gear serupa dengan pam minyak dalam enjin kereta). Tindakan melelas berkurangan dengan ketara jika kelegaan antara bahagian yang saling bergerak melebihi saiz zarah terbesar sekurang-kurangnya satu setengah hingga dua kali ganda. Dalam keadaan ini, sepasang bahan "logam keras - plastik elastik tahan lama" sangat tahan untuk dipakai. Plastik mestilah betul-betul elastik, seperti getah keras atau fluoroplastik, tetapi tidak sekeras textolite atau ebonit (dan, sudah tentu, tahan kimia terhadap cecair asas).

Walau bagaimanapun, dalam banyak kes ciri-ciri "cecair magnet" ini tidak asas, dan banyak kesan ditunjukkan di dalamnya dengan cara yang sama seperti dalam cecair magnet "sebenar". Khususnya, magnet yang ditekan ke bahagian bawah, selepas dilepaskan, berjaya terapung ke tengah cecair walaupun beberapa minit selepas selesai pemendapan zarah magnet (namun, dalam cecair yang menetap, pendakian ini boleh bertahan beberapa minit atau bahkan Jam). Jika magnet yang sama, sebaliknya, diletakkan di permukaan, maka ia akan tenggelam, sekali lagi cenderung ke pusat cecair (lebih tepat, ke pusat kawasan yang diduduki oleh zarah logam).

Dan ucapan terakhir. Gegaran ringan atau ketukan pada dinding kapal dengan ketara meningkatkan mobiliti "slurry". Jika anda tidak mahu berjabat tangan, mana-mana punca getaran lemah akan berlaku - sehingga pembesar suara subwufer, yang mana anda perlu menggunakan isyarat frekuensi rendah yang kuat (walaupun rakan serumah mungkin tidak begitu menyukainya)! Pada "diri getaran" yang tiba-tiba seperti itu, "buburan" yang diselesaikan dan tidak aktif menunjukkan kecairan yang baik. ♦

Ferrofluid - apakah itu dan cara membuat ferrofluid sendiri

Kepada seseorang yang jauh daripada penemuan saintifik, yang mengucapkan selamat tinggal kepada fizik atau kimia di sekolah, banyak perkara kelihatan luar biasa. Menggunakan dalam kehidupan seharian, sebagai contoh, peralatan elektrik, kita tidak memikirkan bagaimana sebenarnya ia berfungsi, mengambil faedah tamadun begitu sahaja. Tetapi apabila ia datang kepada sesuatu yang melampaui persepsi sehari-hari, orang dewasa pun kagum, seperti kanak-kanak, dan mula mempercayai keajaiban.

Bagaimana, selain sihir, bolehkah seseorang menerangkan fenomena kemunculan figura tiga dimensi, bunga dan piramid, gambar ajaib yang menggantikan satu sama lain daripada cecair yang kelihatan biasa? Tetapi ia bukan sihir, sains memberi rasional untuk apa yang berlaku.

Kita bercakap tentang ferrofluid - sistem koloid yang terdiri daripada air atau pelarut organik lain yang mengandungi zarah terkecil magnetit, dan sebarang bahan yang mengandungi besi. Dimensi mereka sangat kecil sehingga sukar untuk dibayangkan: mereka sepuluh kali lebih nipis daripada rambut manusia! Penunjuk saiz mikroskopik sedemikian membolehkannya diagihkan sama rata dalam pelarut menggunakan gerakan terma.

Buat masa ini, walaupun tiada pengaruh luaran, cecair itu tenang, menyerupai cermin. Tetapi seseorang hanya perlu membawa medan magnet yang diarahkan kepada "cermin" ini dan ia menjadi hidup, menunjukkan penonton gambar tiga dimensi yang menakjubkan: bunga ajaib mekar, angka bergerak tumbuh di permukaan, berubah di bawah pengaruh medan.

Bergantung pada kekuatan dan arah medan magnet, gambar berubah di hadapan mata kita - daripada cahaya, riak hampir tidak ketara yang muncul di permukaan cecair, melalui jarum dan puncak yang mengubah ketajaman dan cerun dan tumbuh menjadi bunga dan pokok.

Keupayaan untuk mencipta gambar berwarna dengan bantuan pencahayaan, benar-benar mempesonakan pemerhati, mendedahkan dunia yang tidak diketahui di hadapannya.

Malangnya, zarah logam, walaupun ia dipanggil feromagnetik, bukan feromagnetik dalam erti kata penuh, kerana ia tidak dapat mengekalkan bentuk yang terhasil selepas kehilangan medan magnet. Kerana mereka tidak mempunyai kemagnetan sendiri. Dalam hal ini, penggunaan penemuan ini, yang, dengan cara itu, tidak sepenuhnya baru - ia dibuat oleh Rosenzweig Amerika pada pertengahan abad yang lalu, tidak menemui aplikasi yang luas.

Bagaimana untuk membuat dan di mana ferrofluid digunakan?

Ferrofluid digunakan dalam elektronik, dalam industri automotif, dan saya ingin percaya bahawa penggunaan meluas mereka tidak jauh, dan dengan pembangunan nanoteknologi, ia akan digunakan secara meluas. Dalam pada itu, ini kebanyakannya menyeronokkan untuk orang ramai yang mengagumi, dimanjakan dengan pelbagai jenis cermin mata.

Gambar tiga dimensi membuatkan anda mengikutinya dengan nafas tertahan, meragui sama ada ini montaj, dan mencari penjelasan tentang apa yang sedang berlaku, sekurang-kurangnya di Internet. Siapa tahu, mungkin seorang budak lelaki yang hari ini menonton warna dan angka logam "hidup" dengan mulut terbuka, esok akan menemui aplikasi asas baru untuk fenomena ini, membuat revolusi dalam sains dan teknologi. Tetapi ini adalah esok, tetapi buat masa ini - tonton dan nikmati!

Perkara yang luar biasa, ini adalah fizik visual, anda perlu menunjukkan eksperimen sedemikian di sekolah kepada pelajar, memperkenalkan mereka kepada sains melalui eksperimen visual, terutamanya kerana anda boleh membuat cecair sedemikian di rumah!

Itu pasti, kita akan mempunyai seorang guru-ahli kimia - saya tidak akan melangkau satu pelajaran pun! Ya, saya akan mendaftar untuk program elektif dan selepas sekolah, jika hanya untuk menjalankan eksperimen dan eksperimen sedemikian!

Ia kelihatan sangat bagus, di Eropah zaman pertengahan untuk ini mereka jelas akan dibakar di kayu pancang, seperti bidaah dan ahli sihir!

Bendalir ferro ialah cecair yang terkutub kuat dengan kehadiran medan magnet.

Eksperimen dengan ferrofluid

Ferrofluid digunakan dalam pembuatan cakera keras. Ia digunakan pada gandar berputar cakera, dengan itu menghalang kemasukan serpihan dari luar.

VF juga digunakan dalam tweeter, untuk mengeluarkan haba dari gegelung suara dan untuk menyekat resonans.

VF telah menemui aplikasi dalam industri aeroangkasa dan pertahanan, perubatan, optik, elektronik dan kejuruteraan mekanikal, dan banyak lagi.

Cara membuat ferrofluid di rumah

• minyak (bunga matahari, mesin atau lain-lain);
• toner untuk pencetak laser (pemaju mesti ada dalam komposisi).

Bahan-bahan mesti dicampur, mendapatkan cecair dalam ketumpatan yang menyerupai krim masam.

mengapa tidak menggunakan serbuk logam dengan segera?

Ia tidak akan berfungsi. Untuk mencapai kesan "duri", badan mesti dalam keadaan cair.

Sky, cuba dengan serbuk halus atau teka?

terdapat banyak resin dalam toner, yang perlu dipisahkan entah bagaimana ... secara umum, toner tidak bergulung!

Tidak okey. cuma kacau bilik air.

Kelas! Anda boleh memikirkan cecair yang memercik ke muzik!

magnet mesti dilekatkan pada lajur pada jarak 10-20 cm dan hidupkan dengan kuat

akhirnya kena kacau! topik yang keren!

Saya membuat kelas ini)))))

Toner saya tidak bertindak balas langsung kepada magnet, apa masalahnya?

Nampaknya anda mempunyai toner satu komponen (ada satu plastik di dalamnya). Anda perlu membeli toner yang mengandungi pemaju (serbuk logam)

patut cuba

Tambah komen Batalkan balasan

Ferrofluid ialah sistem koloid yang terdiri daripada zarah feromagnetik atau ferimagnetik bersaiz nanometer terampai dalam cecair pembawa, yang biasanya merupakan pelarut organik atau air. Untuk memastikan kestabilan cecair sedemikian, zarah feromagnetik dikaitkan dengan bahan aktif permukaan (surfaktan), yang membentuk cangkerang pelindung di sekeliling zarah dan menghalangnya daripada melekat bersama disebabkan oleh van der Waals atau daya magnet.

Bendalir besi:

Cecair magnet ialah larutan koloid - bahan yang mempunyai sifat lebih daripada satu keadaan jirim. Dalam kes ini, dua keadaan ialah logam pepejal dan cecair di mana ia terkandung. Keupayaan untuk menukar keadaan di bawah pengaruh medan magnet membolehkan penggunaan ferrofluid sebagai pengedap, pelincir, dan juga boleh membuka aplikasi lain dalam sistem nanoelektromekanikal masa hadapan.

Cara pertama untuk mendapatkan cecair magnetik:

Hampir semua orang boleh membuat cecair yang bertindak balas kepada medan magnet dengan tangan mereka sendiri - tanpa sebarang reagen dan hanya dalam beberapa minit . Sudah tentu, kualitinya jauh lebih buruk daripada yang diperoleh dengan cara kimia. Khususnya, konsistensi produk ternyata sedemikian rupa sehingga ia boleh dipanggil bukan "cecair", tetapi "buburan". Selain itu, masa pemendapan zarah magnet agak pendek - biasanya dari beberapa saat hingga beberapa minit. Tetapi tiada kimia dan teknologi eksotik, hanya menapis dan mencampurkan. Untuk membuat "buburan magnetik", anda hanya perlu mengumpul jumlah pemfailan keluli halus yang diperlukan . Lebih halus lebih baik, oleh itu yang paling sesuai ialah habuk keluli yang tinggal selepas kerja "pengisar" atau batu pengisar.

Habuk dikumpul oleh magnet (tidak terlalu kuat - tidak begitu banyak untuk mengelakkan kemagnetan sisa yang besar, tetapi supaya pemfailan besi tidak cenderung kepadanya dengan begitu kuat dan membawa kurang habuk bukan magnet bersamanya).

Kemudian, untuk menapis kotoran dan pecahan besar, ia boleh dikumpulkan melalui kain di atas surat khabar. . Lebih padat kain, lebih halus habuk yang diayak, tetapi lebih lama masa yang diperlukan untuk menggoncang beg itu.

Saya tekankan sekali lagi - zarah keluli hendaklah sekecil mungkin. Untuk mendapatkan habuk keluli halus, roda pengisar berbutir halus (lapping) harus digunakan. Sebagai panduan, kami boleh menawarkan perkara berikut - apabila dilihat dengan mata kasar, adalah mustahil untuk menentukan bentuk zarah debu, pada kertas putih ia kelihatan seperti titik-titik kecil. Sekiranya bentuk habuk papan jelas boleh dibezakan (dengan penglihatan normal, ini biasanya sepadan dengan saiz dari 0.1-0.3 mm atau lebih), maka habuk papan tersebut terlalu besar, mereka akan mengendap dengan cepat dan hampir tidak bergerak!

Rajah No. 1 - Pemfailan besi dan magnet

Debu keluli yang dipilih diisi dengan cecair yang membasahi logam dengan baik. Ini boleh menjadi air biasa - lebih baik tepu dengan surfaktan, iaitu sabun atau detergen lain (berbuih berbahaya di sini, jadi ia harus sekecil mungkin!).

Tetapi! Untuk mengelakkan hakisan cepat zarah habuk besi, yang hanya boleh "memakan" mereka dalam beberapa hari, lebih baik menggunakan minyak enjin cecair untuk keluli. . Isi rumah agak sesuai - apa yang digunakan untuk melincirkan mesin jahit.

Kepekatan habuk keluli dalam cecair mestilah, dalam satu tangan, tidak terlalu tinggi, supaya cecair tidak menjadi terlalu tebal dan likat, dan sebaliknya, tidak terlalu rendah, jika tidak, pergerakan zarah magnet tidak akan boleh memasukkan sebarang isipadu cecair yang ketara. Ia dipilih secara empirik dengan menambahkan habuk papan secara beransur-ansur ke dalam cecair, mencampurkan dengan teliti dan memeriksa dengan magnet. . Adalah lebih baik untuk mendapatkan sedikit lebihan cecair asas daripada kekurangannya, kerana dalam kes kedua, mobiliti bahan yang terhasil berkurangan dengan ketara.

Nilai khusus kekuatan kritikal medan magnet bergantung kepada kedua-dua sifat magnet logam yang digunakan, dan pada kekuatan membasahi logam dengan cecair asas atau surfaktan, serta pada suhu cecair dan saiz zarah logam. Apabila medan magnet dikeluarkan, mobiliti cecair akan dipulihkan jika kemagnetan sisa tidak terlalu besar.

Cara kedua cara membuat bendalir magnet:

Cecair magnetik boleh dibuat lebih mudah. Terdapat toner magnet dielektrik (DM toner) untuk pencetak laser. DM-Toner adalah bahan yang terdiri daripada resin dan oksida besi bermagnet. Dalam kes ini, surfaktan boleh diketepikan.

Untuk 50 ml toner magnetik, anda perlu mengambil 2 sudu besar minyak sayuran yang sangat tulen.

Campurkan toner dengan minyak dengan teliti, itu sahaja - cecair magnet sudah siap.

P.S.: Saya cuba menunjukkan dengan jelas dan menerangkan petua yang tidak rumit. Saya berharap bahawa sekurang-kurangnya sesuatu akan berguna kepada anda. Tetapi ini bukan semua yang boleh dicipta, jadi teruskan dan kaji tapak

Sudah 52 tahun sejak kakitangan NASA Steve Papell mencipta ferrofluid. Dia menyelesaikan masalah yang sangat spesifik: bagaimana untuk memaksa cecair dalam tangki bahan api roket mendekati lubang dari mana pam mengepam bahan api ke dalam kebuk pembakaran dalam keadaan tanpa berat. Pada masa itulah Papel menghasilkan penyelesaian yang tidak remeh - untuk menambah sejenis bahan magnetik ke dalam bahan api untuk mengawal pergerakan bahan api dalam tangki dengan bantuan magnet luaran. Ini adalah bagaimana ferrofluid dilahirkan.

Papell menggunakan magnetit (Fe 3 O 4) sebagai bahan magnet, yang dihancurkannya (dikisar dalam campuran dengan asid oleik) menggunakan teknologi khas selama beberapa hari. Suspensi koloid yang stabil telah diperolehi, di mana zarah-zarah kecil magnetit bersaiz 0.1–0.2 mikron wujud secara stabil. Asid oleik dalam sistem ini memainkan peranan sebagai pengubah permukaan, yang menghalang zarah magnetit daripada melekat bersama. Paten S. Papella US 3215572 A (Bendalir magnetik kelikatan rendah yang diperolehi oleh penggantungan koloid zarah magnet) terbuka dan boleh dilihat di Internet. Komposisi klasik ferrofluid ialah 5% (mengikut isipadu) zarah magnet, 10% pengubah permukaan (asid oleik, sitrik atau poliakrilik, dsb.). Selebihnya adalah pelarut organik, termasuk minyak cecair.

Minat terhadap cecair magnet telah dihidupkan semula dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dan hari ini mereka telah menemui banyak aplikasi. Jika anda menggunakan cecair sedemikian pada magnet neodymium, maka magnet akan meluncur di atas permukaan dengan rintangan yang minimum, iaitu, geseran akan berkurangan dengan mendadak. Berdasarkan cecair feromagnetik di Amerika Syarikat, salutan serap radar dibuat untuk pesawat. Dan pencipta Ferrari terkenal menggunakan cecair magnetorheologi dalam penggantungan kereta: dengan memanipulasi magnet, pemandu boleh membuat penggantungan lebih keras atau lebih lembut pada bila-bila masa. Dan ini hanyalah beberapa contoh.

Cecair magnet adalah bahan yang menakjubkan. Ia bernilai meletakkannya dalam medan magnet, kerana zarah magnet yang berasingan digabungkan dan berbaris di sepanjang garis medan daya, bertukar menjadi bahan pepejal sepenuhnya. Hari ini, silap mata dengan cecair magnetik, yang, apabila bersentuhan dengan magnet, bertukar menjadi landak atau kaktus, sempurna dari segi simetri, ditunjukkan di banyak rancangan hiburan. Sudah tentu, anda boleh membeli ferrofluid, tetapi lebih menarik untuk membuatnya sendiri.

Kami menulis tentang cara mendapatkan cecair magnet yang mengeras sendiri, yang akan membolehkan anda memeriksa struktur yang dibentuk oleh zarah magnet di bawah mikroskop (Kimia dan Kehidupan, 2015, No. 11). Dan berikut adalah resipi lain untuk cecair feromagnetik buatan sendiri . Ambil 50 ml toner pencetak laser. Serbuk ini mengandungi sekurang-kurangnya 40% magnetit, saiz zarahnya ialah 10 nanometer atau kurang. Toner juga semestinya mengandungi pengubahsuai permukaan supaya zarah nano tidak melekat bersama. Untuk 50 ml toner, tambahkan 30 ml minyak sayuran (dua sudu besar) dan kacau dengan teliti, tidak membuang masa untuk proses ini. Anda akan mendapat cecair homogen hitam, serupa dengan krim masam. Sekarang tuangkannya ke dalam bekas kaca rata dengan sisi supaya ketebalan lapisan sekurang-kurangnya satu sentimeter. Bawa magnet di bawah bahagian bawah bekas, dan di tempat ini landak keras akan segera muncul di dalam cecair. Ia boleh digerakkan dengan magnet. Jika anda membawa magnet ke permukaan cecair atau ke tepi, cecair benar-benar akan melompat keluar ke arah magnet, jadi berhati-hati. Untuk mengelakkan masalah ini, anda boleh memasukkan cecair magnet ke dalam kelalang kon kaca kecil, mengisi separuh atau kurang sedikit. Condongkan kelalang supaya lapisan cecair terbentuk di sepanjang dindingnya, dan pegang magnet rapat dengan kaca.

Kejayaan bergantung pada kekuatan magnet (anda boleh membeli magnet neodymium kecil di kedai) dan kualiti toner. Dalam kes kedua, anda mesti yakin bahawa ia mengandungi serbuk magnet.