Ferrofluid. Tự làm ferrofluid bằng hộp mực máy in laser Cách tạo nam châm lỏng tại nhà

Đối với một người xa rời khám phá khoa học, người đã nói lời tạm biệt với vật lý hoặc hóa học ở trường, nhiều điều dường như không bình thường. Ví dụ, sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, các thiết bị điện, chúng tôi không nghĩ về cách chúng hoạt động chính xác, coi những lợi ích của nền văn minh là điều hiển nhiên. Nhưng khi nói đến một điều gì đó vượt ra ngoài nhận thức hàng ngày, ngay cả người lớn cũng phải kinh ngạc, giống như trẻ em, và bắt đầu tin vào những điều kỳ diệu.

Làm thế nào, ngoài phép thuật, người ta có thể giải thích hiện tượng xuất hiện của những hình ba chiều, những bông hoa và kim tự tháp, những bức tranh kỳ diệu thay thế nhau từ một chất lỏng dường như bình thường? Nhưng nó không phải là ma thuật, khoa học đưa ra cơ sở lý luận cho những gì đang xảy ra.

Ferrofluid là gì?

Chúng ta đang nói về ferrofluid - một hệ keo bao gồm nước hoặc dung môi hữu cơ khác có chứa các phần tử nhỏ nhất của magnetit và bất kỳ vật liệu nào có chứa sắt. Kích thước của chúng nhỏ đến mức khó có thể tưởng tượng được: chúng mỏng hơn sợi tóc người gấp mười lần! Các chỉ số kích thước siêu nhỏ như vậy cho phép chúng được phân bố đều trong dung môi nhờ chuyển động nhiệt.

Hiện tại, trong khi không có tác động bên ngoài, chất lỏng vẫn bình tĩnh, giống như một tấm gương. Nhưng người ta chỉ có thể đưa một từ trường có hướng đến "tấm gương" này và nó trở nên sống động, cho người xem thấy những bức tranh ba chiều tuyệt vời: những bông hoa kỳ diệu nở rộ, những hình vẽ chuyển động mọc trên bề mặt, thay đổi dưới tác động của trường.

Tùy thuộc vào cường độ và hướng của từ trường, hình ảnh thay đổi trước mắt chúng ta - từ những gợn sóng nhẹ, khó nhận thấy xuất hiện trên bề mặt chất lỏng, qua các kim và đỉnh thay đổi độ sắc nét và độ dốc và phát triển thành hoa và cây.

Khả năng tạo ra các bức tranh màu với sự trợ giúp của ánh sáng, thực sự làm say mê người quan sát, cho thấy một thế giới vô định trước mắt anh ta.

Thật không may, các hạt kim loại, mặc dù chúng được gọi là sắt từ, nhưng không phải là sắt từ theo nghĩa đầy đủ, vì chúng không thể giữ lại hình dạng thu được sau khi từ trường biến mất. Vì chúng không có từ hóa riêng. Về mặt này, việc sử dụng khám phá này, không phải là hoàn toàn mới - nó được tạo ra bởi Rosenzweig người Mỹ vào giữa thế kỷ trước, vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi.

Cách chế tạo và sử dụng ferrofluid ở đâu?

Ferrofluids được sử dụng trong điện tử, trong ngành công nghiệp ô tô và tôi muốn tin rằng việc sử dụng rộng rãi chúng không còn xa nữa, và với sự phát triển của công nghệ nano, chúng sẽ được sử dụng rộng rãi. Trong khi đó, đây chủ yếu là niềm vui cho công chúng ngưỡng mộ, tha hồ chiêm ngưỡng nhiều loại kính khác nhau.

Hình ảnh ba chiều khiến bạn theo dõi chúng với hơi thở dồn dập, nghi ngờ liệu đây có phải là một đoạn phim dựng phim hay không, và tìm kiếm lời giải thích về những gì đang xảy ra, ít nhất là trên Internet. Biết đâu, có thể một cậu bé, hôm nay mở miệng ngắm nhìn những màu sắc và hình dáng “sống động” bằng kim loại, ngày mai sẽ tìm ra một ứng dụng cơ bản mới cho hiện tượng này, tạo nên một cuộc cách mạng trong khoa học và công nghệ. Nhưng đây là ngày mai, còn bây giờ - hãy xem và tận hưởng!

Ferrofluid, Anh ấy là chất lỏng từ tính- một câu chuyện vô cùng bí ẩn và gây tò mò. Lần đầu tiên tôi nhìn thấy nó cách đây khoảng mười năm, tại Bảo tàng Khoa học và Công nghệ Paris, nơi một trong những vật trưng bày là một bình thủy tinh đậy chặt với chất lỏng màu đen nhờn bên trong. Gần đó có một cặp nam châm. Khi chúng được đưa lên trong một chiếc bình, chất lỏng sẽ phản ứng, dâng lên như một con nhím và tạo thành hình ảnh của một loại gai khá đe dọa lặp lại hình dạng của một nam châm. Ngoài ra còn có một mô tả ngắn gọn về nó là gì và nó được ăn với gì. Sau đó, tôi biết được cái tên này - ferrofluid. Tất nhiên, anh say mê mong muốn, nhưng sau đó hoàn toàn không biết phải lấy nó ở đâu, không có cơ hội cho việc này. Và bây giờ, mười năm sau ...

Ferrofluid, trên thực tế, là một dạng huyền phù của các hạt nano của một nam châm (thường là magnetit), có kích thước khoảng 10 nm (hiếm khi lớn hơn), được trộn trong chất hoạt động bề mặt (dung môi hữu cơ như axit oleic hoặc nước), tạo thành một loại màng xung quanh các hạt nano, không để chúng trượt. Dưới tác động của từ trường, các hạt xếp dọc theo đường của nó, tạo thành các hình kim đặc trưng này. Về nguyên tắc, tôi không chắc sẽ có thể mô tả các đặc tính của ferrofluid tốt hơn trong Wiki, vì vậy tôi gửi những ai muốn biết thêm lý thuyết đến đó.

Tôi đã tìm thấy chiếc lọ quý giá mà tôi đang tìm kiếm trên Ebee, cũng như nhiều thứ khác. Thẻ giá không được khuyến khích cho lắm, nhưng thực tế không có lựa chọn thay thế nào (nhân tiện, nó đắt hơn bốn lần trên supermagnete.de), vì vậy tôi phải đặt hàng. Và bây giờ, một tháng sau, tôi cuối cùng đã có một cái lọ. 8 ounce thứ tào lao màu đen kỳ lạ đó.
Điều đầu tiên được phát hiện là cô ấy ở bẩn một cách hoang dã. Nếu một giọt ferrofluid dính vào quần áo sáng màu, vết bẩn này sẽ không thể loại bỏ bằng BẤT CỨ ĐIỀU GÌ. Và rất, rất mong muốn được đeo găng tay khi làm việc với anh ấy. Thứ hai, cô ấy phun một cách hoang dại. Giọt được tìm thấy ở những nơi khó đoán nhất. Và thứ ba - do sự kết hợp của hai đặc tính đầu tiên của chiếc lọ này, nó sẽ tồn tại trong một thời gian rất ngắn 🙁

Thực ra, sau một số thí nghiệm, để có được các mô hình phân bố hạt thực sự thú vị, cần phải có các nam châm điện mạnh và các hình có hình dạng cạnh phức tạp (chẳng hạn như mũi khoan, bánh răng, v.v.), và cách nam châm điện phải được quấn trên chính vật này. Thú vui với nam châm vĩnh cửu gây tò mò, nhưng thứ nhất, nam châm của tôi khá yếu để thu được những bức ảnh lớn, và thứ hai, đây là trò giải trí trong khoảng năm phút, vì hoạt động của chất lỏng khá đơn điệu.

Tuy nhiên, cho đến nay chúng tôi đã cố gắng đưa ra một lựa chọn nhiều màu sắc hơn hoặc ít màu sắc hơn để sử dụng nam châm vĩnh cửu với ferrofluid: bạn cần đưa nam châm không phải từ bên dưới mà từ bên trên (tất nhiên, qua một lớp thủy tinh hoặc nhựa), và sau đó bạn có thể quan sát cách một cái cột mọc ra từ tâm của cái bát bằng chất lỏng ferrofluid, và tấm kính dưới nam châm bắt đầu phồng lên với những kim chứa chất lỏng đang chảy. Ngoài ra, lực hấp dẫn kéo chất lỏng xuống làm tăng chiều dài của kim.

Ferrofluid cực kỳ khó chụp ảnh với chất lượng cao. Do sự phản chiếu ánh sáng bóng rất sắc nét và màu đen hoàn toàn trong bất kỳ lớp nào ít nhất là hơi dày đáng chú ý (nhân tiện, nó có màu nâu ở một lớp rất mỏng), nên rất khó để chụp các đường viền của gai. Nhưng cuối cùng, tôi đã biết phải làm gì: chụp với tốc độ cửa trập năm giây, và trong thời gian này vẫy đèn pin, chiếu sáng con nhím từ lớp ferrofluid bám dính từ các phía khác nhau.

Nhân tiện, bạn có thể thử tạo ferrofluid bằng chính tay mình. Vì tôi chưa thử nó nên tôi sẽ không đi vào chi tiết, nhưng khi tôi đến đó, tôi chắc chắn sẽ viết ra những gì và như thế nào. Khó khăn chính nằm ở việc cần phải ly tâm huyền phù, nhưng bạn có thể cố gắng xử lý bằng các phương tiện tùy biến, vì vẫn chưa có máy ly tâm.

Tôi muốn đề cập cụ thể tác phẩm điêu khắc ferrofluid.Đây là điều tôi sẽ phấn đấu và cuối cùng tôi muốn nhận được gì từ anh ấy. Một cảnh tượng rất mê hoặc, đặc biệt là những người đang bay.

Thuật ngữ "ferrofluid" thường dùng để chỉ chất lỏng bị nam châm hút, tức là nó phản ứng với từ trường. Hơn nữa, trong từ trường mạnh, chất lỏng này có thể mất tính lưu động, trở nên giống như một vật thể rắn. Nhiều người đã nghe nói về những chất như vậy, nhưng hầu hết đều coi những chất đó là những sản phẩm công nghệ cao kỳ lạ và đắt tiền, chỉ dành cho một số ít người may mắn được chọn. Điều này đúng, nhưng chỉ một phần. Đôi khi một sản phẩm chất lượng thấp hơn, nhưng giá cả phải chăng hơn, được tạo ra trong vài phút theo đúng nghĩa đen từ rác, là khá đủ.

Chất lỏng từ tính "chuyên nghiệp"

Chất lỏng từ tính "chuyên nghiệp" thường là một dung dịch keo gồm các phần tử nhỏ nhất của vật liệu từ tính, đó là sự lơ lửng của các phần tử rắn trong chất lỏng, ổn định và không lắng theo thời gian. Thông thường, magnetit (Fe 3 O 4) được sử dụng làm vật liệu từ tính, và kích thước của các hạt của nó thường từ 2 đến 30 nanomet (tuy nhiên, cũng có đề cập đến các hạt lớn hơn - lên đến 10 micromet). Để ngăn chặn sự dính và lắng của các hạt từ tính, người ta sử dụng nhiều loại chất hoạt động bề mặt (chất hoạt động bề mặt), tùy thuộc vào loại chất lỏng cơ bản tạo thành cơ sở của dung dịch keo. Đổi lại, sự lựa chọn của chất lỏng cơ bản được xác định bởi mục đích dự định của thành phẩm và tập hợp các đặc tính mong muốn của nó (độ nhớt, tỷ trọng, độ bền nhiệt, độ dẫn nhiệt, v.v.). Ngoài nước, chất lỏng cơ bản phổ biến nhất cho các ứng dụng kỹ thuật là dầu hỏa và dầu công nghiệp lỏng, cho các ứng dụng y sinh - các loại chất lỏng hữu cơ khác nhau.

Do các hạt magnetit, chất lỏng màu đen thường là những chất màu đen đục, đặc. Để giảm độ nhớt, nồng độ của magnetit có thể được giảm xuống, nhưng điều này, tất nhiên, cũng làm giảm tính chất từ của chất lỏng. Việc sử dụng các chất độn từ tính khác thay vì magnetit có thể làm cho chất lỏng có màu khác với màu đen (thường là các sắc thái vàng nâu khác nhau), nhưng không chất lỏng nào trong số này có thể tự hào về độ trong suốt của tinh thể.

Sự phức tạp của việc thu được chất lỏng từ tính "thực" là rất ấn tượng - ví dụ, để nghiền cơ học các hạt đến kích thước mong muốn, các nhà thí nghiệm cần 1000 giờ vận hành máy nghiền bi (1,5 tháng không nghỉ!). Các phương pháp khác cũng khá kỳ lạ, chẳng hạn, việc nghiền các hạt bằng phương pháp điện ngưng tụ dựa trên việc tạo ra một hồ quang điện trong chất lỏng giữa các điện cực được ngâm trong đó, khoảng trống giữa chúng được lấp đầy bởi vật liệu được mài. Tuy nhiên, cũng có những phương pháp thuần túy hóa học, thậm chí có những phương pháp không thể thực hiện được nếu không ly tâm lặp lại các sản phẩm phản ứng. Nhưng kết quả là xứng đáng: chất lỏng thu được theo cách này có thể giữ nguyên các đặc tính của chúng trong nhiều năm.

Phương pháp hóa học đơn giản nhất được mô tả ở đây: http://nauka.relis.ru/34/0211/34211036.htm. Xem xét chi tiết vấn đề từ các quan điểm khoa học nghiêm ngặt có thể được tìm thấy trên trang web này: http://magneticliquid.narod.ru/authority/008.htm.

Tự làm chất lỏng từ tính

Sản xuất chất lỏng từ tính bằng phương pháp hóa học

Để làm được điều này, bạn phải có các thiết bị và dụng cụ thủy tinh hóa học sau đây.

Cân dược với một tập hợp các quả cân.
Hai bình (đáy tròn hoặc phẳng).
Bẻ.
Giấy lọc và phễu.
Một nam châm đủ mạnh, tốt nhất là vòng (từ loa).
Một bếp điện nhỏ (phòng thí nghiệm).
Ly sứ 150–200 ml.
Nhiệt kế với dải đo nhiệt độ lên đến 100 ° С.
giấy chỉ thị.
Để thu được ferrofluid tốt hơn, bạn sẽ cần một máy ly tâm nhỏ để bàn (4000 vòng / phút). Tuy nhiên, với yêu cầu vừa phải đối với sản phẩm cuối cùng, bạn có thể làm mà không cần ly tâm hoặc cố gắng thay thế ly tâm bằng lắng lâu.

Ngoài ra, cần phải có các thuốc thử sau.

Muối của sắt hóa trị hai và ba (clo FeCl 2, FeCl 3 hoặc sunfat FeSO 4, Fe 2 (SO 4) 3).
Nước amoniac nồng độ 25% (amoniac).
Muối natri của axit oleic (xà phòng oleic) làm chất hoạt động bề mặt. Bạn có thể thử thay thế axit oleic bằng chất tẩy rửa ít tạo bọt.
Nước cất. Thay vì nước cất, bạn có thể sử dụng nước đã được tinh lọc qua hệ thống thẩm thấu ngược (bao gồm cả nước gia đình, nhưng với điều kiện hệ thống này không có hộp lọc sau “cải tiến” để làm giàu nước đã tinh khiết bằng muối và các nguyên tố vi lượng). Nước uống tinh khiết đóng trong chai từ cửa hàng sẽ không hoạt động - nó thường được “cải tiến” với các chất phụ gia vi mô khác nhau; vì những lý do tương tự, nước suối tự nhiên và nước artesian không thích hợp.

Dưới đây là một bản tóm tắt của kỹ thuật này. Các số liệu được cho trên 10 gam pha từ rắn (magnetit) trong ferrofluid.

Dung dịch màu nâu cam sẽ ngay lập tức chuyển sang dạng huyền phù màu đen. Thêm một ít nước cất và đặt bình có hỗn hợp thu được trên một nam châm vĩnh cửu trong nửa giờ.

Trước khi tiếp tục sản xuất, tôi khuyên bạn nên xem trang http://wsyachina.narod.ru/technology/magnetic_liquid.html, kỹ thuật tương tự được mô tả ở đó và ở phần cuối, tác giả của trang chia sẻ kinh nghiệm của mình. Đặc biệt, anh sử dụng phổ biến nhất là “Tiên” (nước rửa chén) để làm chất hoạt động bề mặt. Điều chính là phải đặc biệt chú ý đến các khuyến nghị an toàn và thực hiện các chăm sóc cần thiết!

Sản xuất chất lỏng từ tính một cách cơ học

Trong khi đó, hầu như tất cả mọi người đều có thể tạo ra một chất lỏng có thể chấp nhận được đối với một số ứng dụng và phản ứng với từ trường - mà không cần bất kỳ thuốc thử nào và chỉ trong vài phút. Một lần nữa, tôi nhấn mạnh - chỉ dành cho một vàiứng dụng, và chất lượng của nó kém hơn đáng kể so với chất lượng thu được bằng phương pháp hóa học. Đặc biệt, tính nhất quán của sản phẩm hóa ra đến mức nó có thể được gọi không phải là “chất lỏng”, mà là “bùn”. Hơn nữa, thời gian lắng đọng của các hạt từ tính khá ngắn - thường từ vài giây đến vài phút. Nhưng không có hóa học và công nghệ kỳ lạ - chỉ có sàng lọc và trộn. Nhân tiện, khi mọi người lần đầu tiên quan tâm đến chất lỏng từ tính vào giữa thế kỷ 20, những mẫu đầu tiên của họ đã được thu thập chính xác theo cách này.

Để tạo ra một loại "bùn từ tính" như vậy, bạn chỉ cần thu thập đủ lượng mạt thép tốt theo yêu cầu. Càng mịn càng tốt, do đó phù hợp nhất là bụi thép còn sót lại sau quá trình làm việc của "máy mài" hoặc đá mài. Bụi được hút bởi một nam châm (không quá mạnh - không quá nhiều để ngăn cản từ hóa dư lớn, nhưng để mạt sắt không có xu hướng tác động mạnh đến nó và ít mang theo bụi phi từ tính hơn). Sau đó, để lọc bụi bẩn và các phần lớn, phần thu được có thể được rây qua một miếng vải (ví dụ, đặt trong một túi vải và lắc trên một tờ báo trải rộng; một nam châm lại được đặt trên tờ báo sang một bên một chút, lần này là nam châm mạnh hơn thì tốt hơn, giúp bắt các hạt bụi thép trượt qua vải và bụi bẩn phi từ tính sẽ bay thẳng xuống nam châm; các hạt bụi bẩn lớn và mạt thép lớn không thể đi qua vải và nằm lại bên trong túi). Vải càng dày thì rây càng mịn bụi nhưng thời gian lắc túi sẽ lâu hơn. Để cơ giới hóa quy trình, bạn có thể cố gắng thổi các hạt bụi qua vải của túi bằng ống xả của máy hút bụi, nhưng điều này đã đòi hỏi phải chuẩn bị các thiết bị để định hướng, làm chệch hướng và làm giảm luồng không khí đi ra khỏi túi. túi (ví dụ, từ chai nhựa rỗng từ nước uống, tốt nhất là có cổ rộng và thể tích từ 5-8 lít). Do đó, chỉ nên suy nghĩ về phiên bản “cơ giới hóa” với thể tích đủ lớn của “sản phẩm” được sản xuất, được đo bằng lít và cho vài gam chất lỏng từ tính, tương đối đủ cho hầu hết các thí nghiệm và nhiều ứng dụng thực tế, đây là khó có thể được biện minh. Tất nhiên, ly tâm trong chất lỏng sẽ giúp tách các hạt tốt hơn nhiều, nhưng hầu hết mọi gia đình đều có thể tìm thấy một tấm vải dày và một máy hút bụi, nhưng vì một số lý do mà máy ly tâm vài nghìn vòng / phút lại không phổ biến như vậy. Nếu bụi được thu thập đủ sạch và đồng nhất, và các yêu cầu về chất lượng của “bùn từ tính” là khá thấp, thì có thể bỏ qua sàng lọc hoàn toàn.

Tôi nhấn mạnh một lần nữa - các hạt thép phải càng nhỏ càng tốt. Để thu được bụi thép mịn, nên sử dụng đá mài (đá mài) hạt mịn. Theo hướng dẫn, chúng tôi có thể đưa ra những điều sau - nếu kiểm tra kỹ bằng mắt thường, không thể xác định được hình dạng của các hạt bụi; trên giấy trắng, chúng trông giống như những chấm nhỏ. Nếu bạn có thể xác định hình dạng và hướng của mùn cưa, thì mùn cưa đó quá lớn, chúng sẽ lắng xuống rất nhanh và sẽ gần như bất động! Nhưng mùn cưa lớn như vậy rất tiện lợi khi sử dụng ở dạng khô để nghiên cứu đường sức từ. Tiêu chí nên được coi là kích thước khi các hướng “dọc” và “ngang” có thể phân biệt được trong mùn cưa hình thuôn dài - với tầm nhìn bình thường, điều này thường tương ứng với kích thước ở mặt lớn nhất từ 0,05–0,1 mm trở lên, tức là mùn cưa như vậy, ít nhất một trong các kích thước, lớn hơn 50 .. 100 micromet.

Bụi thép đã chọn chứa đầy một chất lỏng làm thấm tốt kim loại. Đây có thể là nước thông thường - tốt nhất là bão hòa với chất hoạt động bề mặt, tức là xà phòng hoặc chất tẩy rửa khác (tạo bọt ở đây là có hại, vì vậy nó phải càng nhỏ càng tốt!). Nhưng để tránh sự ăn mòn nhanh chóng của các hạt bụi sắt, có thể đơn giản là “ăn” chúng trong vài ngày, tốt hơn là sử dụng dầu động cơ lỏng cho thép. Gia dụng là khá phù hợp - những gì được sử dụng để bôi trơn máy may. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng dầu phanh mà vẫn giữ được các đặc tính của nó trong một phạm vi nhiệt độ rất rộng. Tuy nhiên, cần nhớ rằng dầu phanh rất hút ẩm (mặc dù điều này không quá quan trọng ở đây), và trong một bình hở, các phân đoạn dễ bay hơi từ nó, hoàn toàn không có lợi cho sức khỏe - do đó, tốt hơn là làm việc với nó trong một khu vực thông gió tốt hoặc ngoài trời.

Nồng độ bụi thép trong chất lỏng một mặt phải không quá cao để chất lỏng không trở nên quá đặc và nhớt, mặt khác không quá thấp, nếu không chuyển động của các hạt từ tính sẽ không có thể cuốn theo bất kỳ khối lượng chất lỏng đáng chú ý nào. Nó được lựa chọn theo kinh nghiệm bằng cách thêm dần mùn cưa vào chất lỏng, trộn kỹ và kiểm tra bằng nam châm. Tốt hơn là để lại một chút dư thừa của chất lỏng cơ bản hơn là nhận sự thiếu hụt của nó, vì trong trường hợp thứ hai, độ linh động của chất tạo thành giảm rất đáng kể.

Tính linh động của các phần tử của chất lỏng từ tính như vậy được xác định bởi lực làm ướt kim loại với chất lỏng, lực này "cách ly" các hạt kim loại với nhau và đảm bảo chuyển động tương đối tự do của chúng. Chất hoạt động bề mặt (chất hoạt động bề mặt) làm ướt bề mặt của các hạt bụi thậm chí còn tốt hơn, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng trong các công thức “chuyên nghiệp”. Trong từ trường mạnh, lực hút lẫn nhau của các hạt có thể vượt quá lực làm ướt, và sau đó các hạt sẽ bắt đầu tiếp xúc trực tiếp với nhau, và chất lỏng sẽ "cứng lại", trở thành một thứ giống như cát ướt. Giá trị cụ thể của cường độ tới hạn của từ trường phụ thuộc cả vào tính chất từ của kim loại được sử dụng và lực làm ướt kim loại bằng chất lỏng cơ bản hoặc chất hoạt động bề mặt, cũng như vào nhiệt độ của chất lỏng và kích thước của các hạt kim loại (những hạt lớn hơn "dính vào nhau" nhanh hơn, vì chúng có diện tích bề mặt riêng nhỏ hơn trên một đơn vị khối lượng; ngoài ra, mùn cưa lớn dễ dàng lắng xuống đáy, trong khi các hạt bụi đặc biệt nhỏ có thể được duy trì ở trạng thái lơ lửng nhờ chuyển động Brown của các phân tử của chất lỏng cơ bản). Khi từ trường bị loại bỏ, tính linh động của chất lỏng sẽ được phục hồi nếu độ từ hóa dư không quá lớn.

Cuối cùng, phải nói rằng chất lỏng từ bụi sắt không chỉ rất đặc mà còn có tính mài mòn cao nên bơm qua ống nào cũng có vấn đề, dễ làm hỏng ổ trục và bề mặt làm việc của bơm. bơm nó (loại bơm tối ưu là bơm chuyển bánh răng tương tự như bơm dầu trong động cơ ô tô). Tác động mài mòn sẽ giảm đáng kể nếu khe hở giữa các bộ phận chuyển động lẫn nhau vượt quá kích thước của các hạt lớn nhất ít nhất một lần rưỡi đến hai lần. Trong tình huống này, một cặp vật liệu "kim loại cứng - nhựa đàn hồi bền" có khả năng chống mài mòn rất tốt. Nhựa phải có tính đàn hồi chính xác, giống như cao su cứng hoặc fluoroplastic, nhưng không cứng như textolite hoặc ebonit (và tất nhiên, phải bền về mặt hóa học với chất lỏng cơ bản).

Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, những đặc điểm này của "chất lỏng từ tính" không phải là cơ bản, và nhiều tác động được thể hiện trong nó giống như trong chất lỏng từ tính "thực". Cụ thể, một nam châm bị ép xuống đáy, sau khi được thả ra, sẽ nổi thành công vào trung tâm của chất lỏng, thậm chí nhiều phút sau khi hoàn thành việc lắng đọng các hạt từ tính (tuy nhiên, trong một chất lỏng lắng, quá trình đi lên này có thể kéo dài vài phút hoặc thậm chí. giờ). Ngược lại, nếu cùng một nam châm được đặt trên bề mặt, thì nó sẽ chìm xuống, lại có xu hướng hướng về trung tâm của chất lỏng (chính xác hơn là đến tâm của khu vực bị chiếm bởi các hạt kim loại).

Và nhận xét cuối cùng. Lắc nhẹ hoặc gõ nhẹ vào thành bình làm tăng đáng kể khả năng lưu động của "bùn". Nếu bạn không cảm thấy muốn run tay, thì bất kỳ nguồn rung động nào cũng sẽ xảy ra - cho đến loa siêu trầm mà bạn cần áp dụng tín hiệu tần số thấp mạnh mẽ (mặc dù bạn cùng nhà có thể không thích điều đó lắm)! Trên một "giá đỡ rung" ngẫu hứng như vậy, ngay cả "bùn" đã lắng và không hoạt động cho thấy tính lưu động tốt. ♦

Ferrofluid - nó là gì và cách tự tạo ferrofluid

Khả năng tạo ra các bức tranh màu với sự trợ giúp của ánh sáng, thực sự làm say mê người quan sát, cho thấy một thế giới vô định trước mắt anh ta.

Cách chế tạo và sử dụng ferrofluid ở đâu?

Một điều đáng kinh ngạc, đây là vật lý trực quan, bạn cần cho học sinh xem những thí nghiệm như vậy ở trường, giới thiệu chúng với khoa học thông qua các thí nghiệm trực quan, đặc biệt là vì bạn có thể tạo ra một chất lỏng như vậy ở nhà!

Đó là điều chắc chắn, chúng ta sẽ có một giáo viên-nhà hóa học như vậy - tôi sẽ không bỏ qua một tiết học nào! Có, tôi sẽ đăng ký một chương trình tự chọn và một chương trình sau giờ học, nếu chỉ để tiến hành các thí nghiệm và thí nghiệm như vậy!

Nó trông rất đẹp, ở châu Âu thời trung cổ đối với điều này, họ rõ ràng sẽ bị thiêu rụi trên cọc, giống như một kẻ dị giáo và một phù thủy!

Ferrofluid là một chất lỏng phân cực mạnh khi có từ trường.

Thử nghiệm với ferrofluid

Ferrofluids được sử dụng trong sản xuất ổ cứng. Nó được áp dụng cho các trục quay của đĩa, do đó ngăn chặn sự xâm nhập của các mảnh vụn từ bên ngoài.

VF cũng được sử dụng trong loa tweeter, để loại bỏ nhiệt từ cuộn dây giọng nói và triệt tiêu hiện tượng cộng hưởng.

VF đã được ứng dụng trong các ngành công nghiệp hàng không và quốc phòng, y học, quang học, điện tử và cơ khí, v.v.

Cách làm ferrofluid tại nhà

dầu (hướng dương, máy móc hoặc bất kỳ loại nào khác);
mực cho máy in laser (nhà phát triển phải có mặt trong thành phần).

Các thành phần phải được trộn lẫn, thu được một chất lỏng có mật độ giống như kem chua.

tại sao không sử dụng bột kim loại ngay lập tức?

Nó sẽ không đi đâu. Để đạt được tác dụng của “cây gai”, cơ thể phải ở trạng thái lỏng.

Sky, thử nó với bột mịn hay đoán?

có rất nhiều nhựa trong mực, sẽ phải tách ra bằng cách nào đó ... nói chung là mực không lăn tăn!

Không ổn. chỉ làm lộn xộn phòng tắm.

Lớp! Bạn có thể nghĩ đến một chất lỏng bắn tung tóe theo điệu nhạc!

nam châm phải được gắn vào cột cách 10 - 20 cm và bật to.

cuối cùng đã bị nó chết tiệt! chủ đề mát mẻ!

Tôi đã làm cho nó lớp này)))))

Mực của tôi hoàn toàn không phản ứng với nam châm, có vấn đề gì vậy?

Rõ ràng bạn có một loại mực một thành phần (có một loại nhựa trong đó). Bạn cần mua loại mực có chứa chất phát triển (bột kim loại)

nên thử

Thêm nhận xét Hủy trả lời

Ferrofluid là hệ keo bao gồm các hạt sắt từ hoặc sắt từ có kích thước nanomet lơ lửng trong chất lỏng mang, thường là dung môi hữu cơ hoặc nước. Để đảm bảo sự ổn định của một chất lỏng như vậy, các hạt sắt từ được liên kết với một chất hoạt động bề mặt (chất hoạt động bề mặt), chất này tạo thành một lớp vỏ bảo vệ xung quanh các hạt và ngăn chúng dính vào nhau do van der Waals hoặc lực từ.

Ferrofluids:

Chất lỏng từ là dung dịch keo - chất có các đặc tính của nhiều hơn một trạng thái vật chất. Trong trường hợp này, hai trạng thái là kim loại rắn và chất lỏng mà nó được chứa trong đó. Khả năng thay đổi trạng thái này dưới tác động của từ trường cho phép sử dụng ferrofluid làm chất bịt kín, chất bôi trơn và cũng có thể mở ra các ứng dụng khác trong các hệ thống cơ điện nano trong tương lai.

Cách đầu tiên để lấy chất lỏng từ tính:

Hầu như tất cả mọi người đều có thể tạo ra một chất lỏng phản ứng với từ trường bằng chính tay của họ - mà không cần bất kỳ thuốc thử nào và chỉ trong vài phút . Tất nhiên, chất lượng của nó kém hơn đáng kể so với chất lượng thu được bằng phương pháp hóa học. Đặc biệt, tính nhất quán của sản phẩm hóa ra đến mức nó có thể được gọi không phải là “chất lỏng”, mà là “bùn”. Hơn nữa, thời gian lắng đọng của các hạt từ tính khá ngắn - thường từ vài giây đến vài phút. Nhưng không có hóa học và công nghệ kỳ lạ, chỉ có sàng lọc và trộn. Để làm "bùn từ tính", bạn chỉ cần thu thập đủ lượng mạt thép nhỏ cần thiết . Càng mịn càng tốt, do đó phù hợp nhất là bụi thép còn sót lại sau quá trình làm việc của "máy mài" hoặc đá mài.

Bụi được hút bởi một nam châm (không quá mạnh - không quá nhiều để ngăn cản từ hóa dư lớn, nhưng để mạt sắt không có xu hướng tác động mạnh đến nó và ít mang theo bụi phi từ tính hơn).

Sau đó, để lọc bỏ bụi bẩn và các phần nhỏ lớn, nó có thể được thu thập qua một miếng vải trên một tờ báo. . Vải càng dày thì rây càng mịn bụi nhưng thời gian lắc túi sẽ lâu hơn.

Tôi nhấn mạnh một lần nữa - các hạt thép phải càng nhỏ càng tốt. Để thu được bụi thép mịn, nên sử dụng đá mài (đá mài) hạt mịn. Để hướng dẫn, chúng tôi có thể đưa ra những điều sau - khi nhìn bằng mắt thường, không thể xác định được hình dạng của các hạt bụi, trên giấy trắng chúng giống như những chấm nhỏ. Nếu hình dạng của mùn cưa có thể phân biệt được rõ ràng (với tầm nhìn bình thường, điều này thường tương ứng với kích thước từ 0,1-0,3 mm trở lên), thì mùn cưa đó quá lớn, chúng sẽ lắng xuống rất nhanh và thực tế sẽ bất động!

Hình số 1 - Mạt sắt và nam châm

Nhưng! Để tránh sự ăn mòn nhanh chóng của các hạt bụi sắt, có thể chỉ "ăn" chúng trong vài ngày, tốt hơn là sử dụng dầu động cơ lỏng cho thép. . Gia dụng là khá phù hợp - những gì được sử dụng để bôi trơn máy may.

Nồng độ bụi thép trong chất lỏng một mặt phải không quá cao để chất lỏng không trở nên quá đặc và nhớt, mặt khác không quá thấp, nếu không chuyển động của các hạt từ tính sẽ không có thể cuốn theo bất kỳ khối lượng chất lỏng đáng chú ý nào. Nó được lựa chọn theo kinh nghiệm bằng cách thêm dần mùn cưa vào chất lỏng, trộn kỹ và kiểm tra bằng nam châm. . Tốt hơn là lấy một lượng chất lỏng cơ bản dư thừa một chút so với lượng thiếu hụt của nó, vì trong trường hợp thứ hai, độ linh động của chất tạo thành giảm đi rất nhiều.

Giá trị cụ thể của cường độ tới hạn của từ trường phụ thuộc cả vào tính chất từ của kim loại được sử dụng và cường độ làm ướt kim loại với chất lỏng cơ bản hoặc chất hoạt động bề mặt, cũng như nhiệt độ của chất lỏng và kích thước của các hạt kim loại. Khi từ trường bị loại bỏ, tính linh động của chất lỏng sẽ được phục hồi nếu độ từ hóa dư không quá lớn.

Cách thứ hai để tạo ra chất lỏng từ tính:

Chất lỏng từ tính có thể được tạo ra dễ dàng hơn. Có các loại toner từ điện môi (DM toners) cho máy in laser. DM-Toner là một chất bao gồm nhựa và oxit sắt từ hóa. Trong trường hợp này, chất hoạt động bề mặt có thể được pha chế với.

Để có 50 ml toner từ tính, bạn cần lấy 2 thìa dầu thực vật thật nguyên chất.

Trộn kỹ bột mực với dầu, vậy thôi - chất lỏng từ tính đã sẵn sàng.

Tái bút: Tôi đã cố gắng trình bày rõ ràng và mô tả các mẹo không phức tạp. Tôi hy vọng rằng ít nhất một cái gì đó sẽ hữu ích cho bạn. Nhưng đây không phải là tất cả những gì có thể phát minh, vì vậy hãy tiếp tục và nghiên cứu trang web

Đã 52 năm kể từ khi nhân viên NASA Steve Papell phát minh ra ferrofluid. Ông đã giải quyết một vấn đề rất cụ thể: làm thế nào để ép chất lỏng trong thùng nhiên liệu tên lửa tiếp cận lỗ mà từ đó máy bơm bơm nhiên liệu vào buồng đốt trong điều kiện không trọng lượng. Sau đó, Papell đã đưa ra một giải pháp không hề nhỏ - thêm một số loại chất từ tính vào nhiên liệu để điều khiển chuyển động của nhiên liệu trong bình với sự trợ giúp của nam châm bên ngoài. Đây là cách ferrofluid được sinh ra.

Papel đã sử dụng magnetit (Fe 3 O 4) làm chất từ tính, chất này được ông nghiền (nghiền thành hỗn hợp với axit oleic) trong nhiều ngày bằng công nghệ đặc biệt. Thu được một huyền phù keo ổn định, trong đó tồn tại ổn định các hạt magnetit nhỏ có kích thước 0,1-0,2 micron. Axit oleic trong hệ thống này đóng vai trò của một chất điều chỉnh bề mặt, ngăn các hạt magnetit dính vào nhau. Bằng sáng chế S. Papella US 3215572 A (Chất lỏng từ có độ nhớt thấp thu được từ huyền phù keo của các hạt từ tính) được mở và có thể xem trên Internet. Thành phần cổ điển của ferrofluid là 5% (theo thể tích) hạt từ tính, 10% chất điều chỉnh bề mặt (axit oleic, xitric hoặc polyacrylic, v.v.). Phần còn lại là dung môi hữu cơ, bao gồm các loại dầu lỏng.

Mối quan tâm đến chất lỏng từ tính đã hồi sinh trong những năm gần đây, và ngày nay họ đã tìm thấy nhiều ứng dụng. Nếu một chất lỏng như vậy được áp dụng cho một nam châm neodymium, thì nam châm sẽ trượt trên bề mặt với lực cản tối thiểu, tức là, ma sát sẽ giảm mạnh. Trên cơ sở chất lỏng sắt từ của Hoa Kỳ, người ta chế tạo lớp phủ hấp thụ radar cho máy bay. Và những người tạo ra Ferrari nổi tiếng sử dụng chất lỏng từ trường trong hệ thống treo của một chiếc xe hơi: bằng cách điều khiển nam châm, người lái xe có thể làm cho hệ thống treo cứng hơn hoặc mềm hơn bất cứ lúc nào. Và đây chỉ là một vài ví dụ.

Chất lỏng từ tính là một vật liệu tuyệt vời. Nên đặt nó trong từ trường, vì các hạt từ tính riêng biệt được kết hợp và xếp thành hàng dọc theo đường sức, biến thành một chất hoàn toàn rắn. Ngày nay, trò ảo thuật với chất lỏng từ tính, khi tiếp xúc với nam châm sẽ biến thành nhím hoặc xương rồng, hoàn mỹ về mặt đối xứng, được trình chiếu trên nhiều chương trình giải trí. Tất nhiên, bạn có thể mua ferrofluid, nhưng sẽ thú vị hơn nhiều nếu bạn tự làm.

Chúng tôi đã viết về cách tạo ra chất lỏng từ tính tự đông cứng, điều này sẽ cho phép bạn kiểm tra cấu trúc hình thành bởi các hạt từ tính dưới kính hiển vi (Hóa học và Đời sống, 2015, số 11). Và đây là một công thức khác cho chất lỏng sắt từ tự chế . Lấy 50 ml mực máy in laser. Loại bột này bao gồm ít nhất 40% magnetit, kích thước hạt nhỏ hơn hoặc bằng 10 nanomet. Mực cũng nhất thiết phải chứa chất điều chỉnh bề mặt để các hạt nano không dính vào nhau. Đối với 50 ml toner, thêm 30 ml dầu thực vật (hai muỗng canh) và trộn kỹ, không tốn thời gian cho quá trình này. Bạn sẽ nhận được một chất lỏng đồng nhất màu đen, tương tự như kem chua. Bây giờ đổ nó vào một hộp thủy tinh phẳng với các mặt sao cho độ dày của lớp ít nhất là một cm. Mang một nam châm đặt dưới đáy của vật chứa, và ở nơi này một con nhím cứng sẽ ngay lập tức xuất hiện trong chất lỏng. Nó có thể được di chuyển bằng một nam châm. Nếu bạn đưa nam châm lên bề mặt chất lỏng hoặc sang một bên, chất lỏng sẽ nhảy ra ngoài theo nghĩa đen về phía nam châm, vì vậy hãy cẩn thận. Để tránh rắc rối này, bạn có thể cho chất lỏng từ vào một bình nón thủy tinh nhỏ, đổ đầy nửa bình hoặc ít hơn một chút. Nghiêng bình để một lớp chất lỏng hình thành dọc theo thành bình và giữ nam châm gần mặt kính.

Thành công phụ thuộc vào sức mạnh của nam châm (bạn có thể mua một nam châm neodymium nhỏ ở các cửa hàng) và chất lượng của mực. Trong trường hợp thứ hai, bạn phải chắc chắn rằng nó có chứa bột từ tính.