Феромагнітний порошок своїми руками. Ферродидкість - що це і як зробити феромагнітну рідину самому

Ферофлюїд, він же магнітна рідина- Надзвичайно загадкова і цікава штуковина. Вперше я його побачив років десять тому, в паризькому Музеї науки і техніки, де як один з експонатів був представлений наглухо закритий скляний посуд з маслянистою чорною жижею всередині. Поруч лежала пара магнітів. При піднесенні їх у посудині рідина реагувала, встаючи таким собі їжаком і утворюючи форму магніту, що повторює, картину досить загрозливого виду шипів. Там же був короткий опис, що це таке і чим його закушують. Тоді я й дізнався цю назву — ферофлюїд. Зрозуміло, пристрасно захотів, але тоді зовсім не було ні ідей, де його взяти, ні можливостей для цього. І ось, через десять років.

Феррофлюїд, по суті, є суспензією наночастинок феромагнетика (зазвичай магнетиту), розмірами близько 10 нм (рідше — більше), розміщених у поверхнево-активній речовині (органічний розчинник типу олеїнової кислоти, або вода), яка утворює навколо наночастинок таку плівку, даючи їм злипатися. Під впливом магнітного полячастинки шикуються за його лініями, утворюючи свої характерні голки. В принципі, навряд чи мені вдасться описати властивості ферофлюїду краще, ніж у Вікі, тому охочих дізнатися більше теорії відсилаю туди.

Шукану заповітну баночку я знайшов на Єбеї, як і багато іншого. Цінник не дуже порадував, але альтернатив практично не було (до речі, на supermagnete.de вона в чотири рази дорожча), тому довелося замовляти. І ось, через місяць, баночка нарешті в мене. 8 унцій цієї дивної чорної хроні.
Перше, що виявилося - вона дико брудниться. Якщо крапля ферофлюїду потрапила на світлий одяг, ця пляма не виведеться НІЧИМ. І дуже, дуже бажано при роботі з ним одягати рукавички. Друге - вона дико бризкається. Краплі виявлялися в непередбачуваних місцях. І третє - зважаючи на поєднання перших двох властивостей цієї баночки вистачить вельми ненадовго 🙁

Як з'ясувалося після кількох експериментів, для отримання цікавих картин розподілу частинок необхідно мати потужні електромагніти і фігури зі складною формою краю (типу звірів, шестерень і т.п.), причому електромагніт треба мотати саме на цьому предметі. Розваги ж із постійними магнітами цікаві, але, по-перше, мої магніти досить слабкі для отримання великих картин, і, по-друге, ця розвага хвилин на п'ять, оскільки поведінка рідини виявляється досить одноманітною.

Проте поки що вдалося придумати більш менш барвистий варіант використання постійних магнітів з феромагнітною рідиною: треба підносити магніт не знизу, а зверху (зрозуміло, через прошарок скла або пластику), і тоді можна спостерігати, як з центру миски з ферофлюїдом виростає колона , а скло під магнітом починає стовбурчитися голками рідини, що перетікає. Крім того, сила гравітації, що тягне рідину вниз, помітно збільшує довжину голок.

Ферофлюїд надзвичайно важко якісно сфотографувати. Зважаючи на його дуже різке глянцеве відображення світла і повну чорноту в будь-якому хоч скільки-небудь помітно товстому шарі (до речі, в дуже тонкому він коричневий) зняти межі шипів виявляється важко. Але в результаті я придумав що робити: знімати з витримкою секунд п'ять, і за цей час махати ліхтариком, освітлюючи їжака з феррофлюїду, що налип, з різних боків.

До речі, ферофлюїд можна спробувати зробити своїми руками. Оскільки я поки не пробував, не вдаватимуся до подробиць, але коли дістануся — неодмінно розпишу, що і як. Основна складність полягає в необхідності центрифугування суспензії, але можна спробувати обійтися підручними засобами, бо центрифуги все одно немає.

Окремо хотілося б згадати ферофлюїдні скульптури.Це те, чого прагнутиму і що хочу в результаті від нього отримати. Дуже чарівне видовище, що особливо левітують.

Пройшло 52 роки з того часу, як співробітник NASA Стів Папелл винайшов феромагнітну рідину. Він вирішував цілком певне завдання: як за умов невагомості змусити рідину в паливному баку ракети підходити до отвору, з якого насос перекачував паливо в камеру згоряння. Тоді Папел і придумав нетривіальне рішення — додавати в паливо якусь магнітну субстанцію, щоб за допомогою зовнішнього магніту керувати переміщенням палива в баку. Так на світ з'явилася феромагнітна рідина.

Як магнітна речовина Папел використовував магнетит (Fe 3 O 4), який по спеціальної технологіїподрібнював (перетирав у суміші з олеїновою кислотою) протягом багатьох днів. Виходила стійка колоїдна суспензія, у якій стабільно існували крихітні частинки магнетиту розміром 0,1-0,2 мікрона. Олеїнова кислота у цій системі грала роль модифікатора поверхні, який давав часткам магнетиту злипатися. Патент С.Папелла US 3215572 A (Low viscosity magnetic fluid obtained by colloidal suspension of magnetic particles) відкритий, і його можна подивитися в Інтернеті. Класичний склад феромагнітної рідини - 5% (за обсягом) магнітних частинок, 10% модифікатора поверхні (олеїнова, лимонна або поліакрилова кислоти та ін.). Решта - органічний розчинник, включаючи рідкі олії.

Інтерес до магнітних рідин пожвавився останніми роками, і сьогодні вони вже знайшли безліч застосувань. Якщо нанести таку рідину на неодимовий магніт, то магніт ковзатиме по поверхні з мінімальним опором, тобто тертя різко зменшиться. На основі феромагнітної рідини у США роблять радіопоглинаючі покриття на літаки. А творці знаменитого Ferrari використовують магнітореологічну рідину в підвісці автомобіля: маніпулюючи магнітом, водій може зробити підвіску будь-якої миті жорсткішою або м'якшою. І це лише кілька прикладів.

Магнітна рідина – дивовижний матеріал. Варто помістити її в магнітне поле, як розрізнені магнітні частинки об'єднуються і вишиковуються вздовж силових ліній поля, перетворюючись на цілком тверду речовину. Сьогодні фокуси з магнітною рідиною, яка при зіткненні з магнітом перетворюється на бездоганні з погляду симетрії їжачків або кактуси, показують на багатьох розважальних шоу. Звичайно, феромагнітну рідину можна купити, але набагато цікавіше зробити самому.

Ми писали про те, як отримати самозатвердювальну магнітну рідину, яка дозволить розглянути структури, утворені магнітними частинками, під мікроскопом («Хімія і життя», 2015, №11). А ось ще один рецепт саморобної феромагнітної рідини. Візьміть 50 мл тонера лазерного принтера. Цей порошок не менш ніж на 40% складається з магнетиту, розмір частинок якого становить 10 нанометрів і менше. У тонері також обов'язково є модифікатор поверхні, щоб наночастинки не злипалися. До 50 мл тонера додайте 30 мл олії (дві столові ложки) і ретельно перемішайте, не шкодуючи на цей процес часу. Вийде чорна однорідна рідина, схожа на сметану. А тепер налийте її в плоску скляну ємність з бортиками, щоб товщина шару була не меншою за сантиметр. Піднесіть магніт під денце ємності, і в цьому місці в рідині відразу виникне жорсткий їжачок. За допомогою магніта його можна переміщувати. Якщо ви піднесете магніт до поверхні рідини або збоку, то рідина буквально вискочить назустріч магніту, так що будьте обережні. Щоб уникнути цієї неприємності, можна помістити магнітну рідину в невелику скляну конічну колбу, заповнивши її наполовину або трохи менше. Нахиліть колбу, щоб утворився шар рідини вздовж її стінки, і піднесіть магніт до скла.

Успіх залежить від сили магніту (неодимовий магніт невеликого розміру можна купити в магазинах) та якості тонера. У разі треба бути впевненим, що він містить магнітний порошок.

(ПАР), що утворює захисну оболонку навколо частинок і перешкоджає їх злипання через Ван-дер-Ваальсових або магнітних сил.

Незважаючи на назву, феромагнітні рідини не виявляють феромагнітних властивостей, оскільки не зберігають залишкової намагніченості після зникнення зовнішнього магнітного поля. Насправді [ ] феромагнітні рідини є парамагнетиками і їх часто називають «суперпарамагнетиками» через високу магнітну сприйнятливість. Справді, феромагнітні рідини в даний час створити складно. [ ]

Енциклопедичний YouTube

1 / 4

Ферромагнітна рідина/Ferrofluid

Як зробити ФЕРРОМАГНІТНУ РІДИНУ З БЕНГАЛЬСЬКИХ ВОГНІВ!Феромагнітна рідина!How make ferrofluid

МАГНІТНА РІДИНА СВОЇМИ РУКАМИ MAGNETIC FLUID LIQUID METAL ferrofluid ІГОР БЕЛЕЦЬКИЙ

Як зробити МАГНІТНУ РІДИНУ

Субтитри

Опис

Феромагнітні рідини складаються з частинок нанометрових розмірів (звичайний розмір 10 нм або менше) магнетиту, гематиту або іншого матеріалу, що містить залізо, зважених у несучій рідині. Вони досить малі, щоб тепловий рух розподілив їх рівномірно по несучій рідині, щоб вони давали внесок у реакцію рідини в цілому на магнітне поле. Аналогічним чином іони у водних розчинах парамагнітних солей (наприклад, водний розчин сульфату меді(II) або хлориду марганцю(II)) надають розчину парамагнітні властивості.

Феромагнітні рідини це колоїдні розчини - речовини, що мають властивості більш ніж одного стану матерії. У разі два стану це твердий метал і рідина , у якій міститься. Ця здатність змінювати стан під впливом магнітного поля дозволяє використовувати феромагнітні рідини як ущільнювачі, мастила, а також може відкрити інші застосування в майбутніх наноелектромеханічних системах.

Феромагнітні рідини стійкі: їх тверді частинки не злипаються і виділяються в окрему фазу навіть у дуже сильному магнітному полі. Тим не менш, ПАР у складі рідини мають властивість розпадатися з часом (приблизно кілька років), і врешті-решт частинки злипнуться, виділяться з рідини та перестануть впливати на реакцію рідини на магнітне поле. Також феромагнітні рідини втрачають свої магнітні властивості при своїй температурі Кюрі, яка для них залежить від конкретного матеріалу феромагнітних частинок, ПАР і несучої рідини.

Термін «магнітореологічна рідина» відноситься до рідин, які подібно до феромагнітних рідин тверднуть у присутності магнітного поля. Різниця між феромагнітною рідиною та магнітореологічною рідиною у розмірі частинок. Частинки у феромагнітній рідині це в основному частинки нанометрових розмірів, що знаходяться у зваженому стані через броунівський рух і не осідають в нормальних умовах. Частинки в магнітореологічній рідині в основному мікрометрового розміру (на 1-3 порядки більше); вони надто важкі, щоб броунівський рух підтримував їх у зваженому стані, і тому згодом осідають через природну різницю в щільності частинок та несучої рідини. Як наслідок, у цих двох типів рідин різні сфери застосування.

Нестабільність у нормально спрямованому полі

Під впливом досить сильного вертикально спрямованого магнітного поля поверхня рідини з парамагнітними властивостями мимоволі формує регулярну структуру зі складок. Цей ефект відомий як « нестабільність у нормально спрямованому полі». Формування складок збільшує вільну енергію поверхні та гравітаційну енергію рідини, але зменшує енергію магнітного поля. Така конфігурація виникає тільки при перевищенні критичного значення магнітного поля, коли зменшення його енергії перевершує внесок від збільшення вільної поверхні і гравітаційної енергії рідини. У феромагнітних рідин дуже висока магнітна сприйнятливість і для критичного магнітного поля, щоб виникли складки на поверхні, може бути досить маленького стрижневого магніту.

Типові поверхнево-активні речовини для феромагнітних рідин

Щоб обволікати частинки у феромагнітній рідині використовуються, зокрема, такі ПАР:

• поліакрилат натрію

ПАР перешкоджають злипанню частинок, заважаючи їм утворити надто важкі кластери, які не зможуть утримуватись у зваженому стані за рахунок броунівського руху. В ідеальній феромагнітній рідині магнітні частинки не осідають навіть у дуже сильному магнітному або гравітаційному полі. Молекули ПАР мають полярну «головку» та неполярний «хвіст» (або навпаки); один з кінців адсорбується до частки, а інший прикріплюється до молекул рідини-носія, утворюючи відповідно звичайну або зворотну міцелу навколо частки. В результаті просторові ефекти перешкоджають злипанню частинок. Поліакрилова, лимонна кислоти та їх солі формують на поверхні частинок подвійний електричний шар в результаті адсорбції поліаніонів, що призводить до виникнення кулонівських сил відштовхування між частинками, що підвищує стабільність рідини на водній основі.

Хоча ПАР корисні для того, щоб продовжити час осадження частинок у феромагнітній рідині, вони виявляються шкідливими для її магнітних властивостей (особливо, для магнітного насичення рідини). Додавання ПАР (або інших сторонніх речовин) зменшує щільність упаковки феромагнітних частинок в активованому стані рідини, тим самим зменшуючи її в'язкість у цьому стані, даючи більш «м'яку» активовану рідину. І хоча для деяких застосувань в'язкість феромагнітної рідини в активованому стані (так би мовити, її «твердість») не дуже важлива, для більшості комерційних та промислових форм застосування це найголовніша властивість рідини, тому необхідний певний компроміс між в'язкістю в активованому стані та швидкістю осадження частинок . Виняток становлять ПАР на основі поліелектролітів, що дозволяють отримати висококонцентровані рідини з малою в'язкістю.

Застосування

Електронні пристрої

Феромагнітні рідини використовуються для створення рідких ущільнювальних пристроїв навколо осей, що обертаються, в жорстких дисках. Ось, що обертається, оточена магнітом, в зазор між магнітом і віссю вміщено невелику кількість феромагнітної рідини, яка утримується притягненням магніту. Рідина утворює бар'єр, що перешкоджає попаданню частинок ззовні всередину жорсткого диска. Згідно з твердженнями інженерів Ferrotec Corporation, рідкі ущільнювачі на осях, що обертаються, в нормі витримують тиск від 3 до 4 фунтів на квадратний дюйм (приблизно від 20 до 30 кПа), але такі ущільнювачі не дуже годяться для вузлів з поступальним рухом (наприклад, поршнів), так як рідина із зазору.

Феромагнітна рідина також використовується в деяких високочастотних динаміках для відведення тепла від звукової котушки. Одночасно вона працює механічним демпфером, пригнічуючи небажаний резонанс. Феромагнітна рідина утримується в зазорі навколо звукової котушки сильним магнітним полем, перебуваючи одночасно в контакті з обома магнітними поверхнями і котушкою.

Машинобудування

Феромагнітна рідина здатна знижувати тертя. Нанесена на поверхню досить сильного магніту, наприклад, неодимового, вона дозволяє магніту ковзати по гладкій поверхні з мінімальним опором.

Оборонна промисловість

Авіакосмічна промисловість

Медицина

Ведеться багато експериментів щодо використання феромагнітних рідин для видалення пухлин.

Теплопередача

Якщо впливати магнітним полем на феромагнітну рідину з різною сприйнятливістю (наприклад, через температурний градієнт) виникає неоднорідна об'ємна магнітна сила, що призводить до форми теплопередачі званої термомагнітна конвекція. Така форма теплопередачі може використовуватися там, де не годиться звичайна конвекція, наприклад, мікропристроях або в умовах зниженої гравітації.

Вже згадувалося використання феромагнітної рідини для відведення тепла динаміках. Рідина займає проміжок навколо звукової котушки, утримуючись магнітним полем. Оскільки феромагнітні рідини мають парамагнітні властивості, вони підкоряються закону Кюрі - Вейса, стаючи менш магнітними при підвищенні температури. Сильний магніт, розташований поруч із звуковою котушкою, що виділяє тепло, притягує холодну рідину сильніше, ніж гарячу, захоплюючи гарячу рідину від котушки до кулера. Це ефективний методохолодження, що не потребує додаткових витрат енергії.

Генератори

Заморожена або полімеризована феромагнітна рідина, що знаходиться в сукупності постійного (підмагнічує) і змінного магнітних полів, може бути джерелом пружних коливань із частотою змінного поля, що може бути використане для генерації ультразвуку.

Гірничорудна промисловість

Феромагнітна рідина може бути використана у складі магнітнорідинного сепаратора для очищення від

Магія та чари магнітної рідини просто вражає уяву! Фантастично красиві візерунки і скульптури вийдуть без особливих зусиль у будь-кого. Це чудова фізична іграшка для зняття напруги і не лише.

Щоб зробити магнітну рідину знадобляться всього два компоненти залізний порошок та машинне або рослинне масло, бажано з мінімальною в'язкістю. Варто їх поєднати та піднести магніт і станеться диво. Це все дуже цікаво, але є і прагматичне застосування. Звісно, ​​і не одне! Наприклад магнітна рідина давно використовується як ущільнення валів, що обертаються, що дозволяє істотно збільшити ресурс механізмів і знизити рівень шуму. Крім цього - магнітні мастила, магнітні амортизатори, магнітні клапани. Навіть у медицині знайшлося застосування магнітної рідини. Ну і, звісно, ​​магнітна фарба. І це далеко не весь перелік. І красиво та корисно. Придбати можна потужний магніт у китайському інтернет-магазині. Почитайте ще цікавий матеріал.

Як зробити ферорідність

У цьому відео ви побачите дуже гарний та цікавий експеримент хімічної реакції між магнітом та чорнилом з принтера.

обговорення

papixs
хто мав справу з тонером, розуміє, що тонер – це “тверда вода”. Якщо коли ти картридж заправляєш і випадково смикнув сулію з тонером – він розлітається по всій кімнаті, якщо в картриджі хоч 0. 01 мм дірка є – тонер через цю нано дірку виливається. Коротше страшна річ – цей тонер.

Сергій
береш магніт, паліш багаття зі старих дощок, в золі повно дрібного пилу який магнітиться до магніту, таким чином видобуваєш найдрібніший магнітний порошок.

дав степанюк
алекс сапс підійде тонер для лазерних принтерів береш його і береш олію і змішуєш це і у тебе виходить магнітна рідина. Радий допомогти.

Vitali mikhaliuk
мені потрібно було багато (пару літрів) і купити її в такому обсязі дорого. Скористався цією інструкцією. Знайшов кілограм fcpc тонера від hp (свого часу займався заправкою принтерів і просто валялася банка). До речі, було кілька банок тонера. Який із них використати – визначив так: просто взяв неодимові магніти та прилаштовував до банку. До якої з більшою силою примагнітився - той узяв.

Залив соняшниковою олією та розмішав – отримав те, що хотів. Але правильно тут писали вже: ніякої краси не отримаєте, навіть – якщо постоїть – буде осад. А це у багатьох випадках неприпустимо. Для моїх цілей пригодилося цілком, можливо - пізніше викладу ролик, що ж я таке схімічив.

Девелопер не пішов. Звичайно, дуже круто, що він реально магнітиться дуже сильно, ніодимовий магніт не відірвати від банки. Але зерна надто великі, постійно в осад падає, не тримає навколо себе плівку. А як роздробити його я так і не вигадав (втім – і не намагався; напевно можна було б щось придумати).

Людині, далекій від наукових відкриттів, що попрощалася з фізикою або хімією ще в школі, багато речей здаються незвичайними. Користуючись у повсякденності, наприклад електроприладами, ми не замислюємося про те, як саме вони працюють, сприймаючи блага цивілізації, як належне. Але коли мова заходить про щось, що виходить за рамки побутового сприйняття, навіть дорослі люди дивуються, наче діти, і починають вірити в чудеса.

Чим, крім магії, можна пояснити явище виникнення з, здавалося б, звичайної рідини об'ємних фігур, квітів та пірамід, чарівних картин, що змінюють одна одну? Адже не диво, наука дає обґрунтування того, що відбувається.

Що таке ферорідність?

Йдеться про ферорідкість – колоїдну систему, що складається з води або іншого органічного розчинника, що містить найдрібніші частинки магнетиту, та будь-якого матеріалу, що містить залізо. Їх розміри настільки малі, що навіть важко уявити: вони в десятки разів тонші за людське волосся! Такі мікроскопічні показники величини дозволяють їм рівномірно розподілятися у розчиннику за допомогою теплового руху.

До того часу, поки немає зовнішнього впливу, рідина спокійна, нагадуючи собою дзеркало. Але варто лише піднести до цього «дзеркала» спрямоване магнітне поле, як воно оживає, виявляючи глядачеві дивовижні об'ємні картини: розквітають чарівні квіти, виростають на поверхні фігури, що рухаються, змінюються під впливом поля.

Залежно від сили та спрямованості впливу магнітного поля, картини змінюються на очах – від легкої, ледь помітної брижів, що з'являється на поверхні рідини, через голки та піки, що змінюють гостроту і нахил і переростають у квіти та дерева.

Можливість створювати кольорові картини за допомогою підсвічування, які воістину зачаровують спостерігача, розкривають перед ним незвіданий світ.

На жаль, частинки металу, хоч і названі феромагнітними, в повному розумінні такими не є, тому що не можуть зберігати форму після зникнення магнітного поля. Оскільки вони не мають власної намагніченості. У зв'язку з цим використання даного відкриття, що є, до речі, не зовсім новим – його зробив американець Розенцвейг ще в середині минулого століття, не знайшло широкого застосування.

Як зробити і де застосовується феромагнітна рідина?

Ферродидкості застосовуються в електроніці, в автомобільній промисловості, і хочеться вірити, що їхнє повсюдне застосування не за горами, і з розвитком нанотехнологій вони будуть досить широко використовуватися. Поки що це переважно забава для захопленої публіки, розпещеної різними видамивидовищ.

Об'ємні картини змушують стежити за ними, затамувавши подих, сумніватися, чи не монтаж це, і шукати пояснення того, що відбувається, хоча б в інтернеті. Знати, можливо маленький хлопчик, який сьогодні стежить за металевими «живими» квітами і фігурами, роззявивши рота, завтра знайде цьому явищу принципово нове застосування, зробивши революцію в науці і техніці. Але це – завтра, а поки що – дивіться та насолоджуйтесь!