Эксперименты с ферромагнитной жидкостью

Эксперименты с ферромагнитной жидкостью

ВВЕДЕНИЕ

Цель:приготовить ферромагнитную жидкость и изучить её свойства.

Задачи:

Узнать о ферромагнитной жидкости (вид неньютоновской жидкости).

Приготовить ферромагнитную жидкость.

Провести эксперименты для изучения её свойств.

Узнать её применение.

Гипотеза: в домашних условиях можно приготовить ферромагнитную жидкость и изучить ее свойства.

Область применения результатов: участие в научно-исследовательских конкурсах

Актуальность: Магнетизм – это физическое явление, при котором материалы оказывают притягивающую или отталкивающую силу на другие материалы на расстоянии. Планета Земля имеет два магнитных полюса и собственное магнитное поле. Магниты – важная часть нашей повседневной жизни. Магниты являются существенными компонентами таких устройств, как электрические двигатели, динамики, компьютеры, проигрыватели компакт-дисков, микроволновые печи и, конечно, автомобили. Магниты используются в датчиках, приборах, производственном оборудовании, научных исследованиях. Ферромагнитная жидкость – один из видов неньютоновской жидкости. Это искусственно созданная жидкость. Эта жидкость меняет свойства при определенных условиях которыми может управлять человек.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Теоретическая часть

Магнитные жидкости – это уникальный технологический искусственно синтезированный материал, обладающий жидкотекучими и магнитоуправляемыми свойствами.

В 1963 году сотрудник NASA Стив Папелл изобрел ферромагнитную жидкость. Он решал вполне определенную задачу: как в условиях невесомости заставить жидкость в топливном баке ракеты подходить к отверстию, из которого насос перекачивал топливо в камеру сгорания. Тогда-то Папелл и придумал нетривиальное решение — добавлять в топливо какую-нибудь магнитную субстанцию, чтобы с помощью внешнего магнита управлять перемещением топлива в баке. Так на свет появилась ферромагнитная жидкость.

Минимальный состав ферромагнитой жидкости: ферромагнетик (например, мелкие частицы магнитного металла) и растворитель (например, различные масла). Но такая жидкость будет оседать. Чтобы этого не происходило, необходимо добавить модификатор поверхности (вещество, которое не даёт ферромагнетику слипаться, например лимонная кислота). Ферромагнитные жидкости изучает раздел науки коллоидная химия.

Магнитная жидкость обладает всеми преимуществами жидкого материала – малым коэффициентом трения в контакте с твердым телом, возможностью проникать в микрообъемы, способностью смачивать практически любые поверхности и др. В то же время, магнитоуправляемость магнитной жидкости позволяет удерживать её в нужном месте устройства под действием магнитного поля.

2.2 Практическая часть:

В практической части работы я пробовал сделать ферромагнитную жидкость и посмотреть как она изменяется в присутствии магнита.

2.2.1 Материалы и инструменты:

– тонер-порошок, девелопер, железная стружка, магнитный порошок;

– машинное масло, подсолнечное масло;

– неодимовые магниты: из обычного жесткого диска для компьютера, из звукового динамика, приобретенный в специализированном магазине неодимовое магнит-кольцо;

– флакон, воронка, разные поверхности, полиэтиленовый пакет, перчатки, палочка;

– блокнот для записей, ручка, фотоаппарат, ноутбук.

2. 2.2 Опыт № 1 Получение ферромагнитной жидкости из тонер-порошка и машинного масла

В глобальной сети Интернет есть множество сайтов, на которых описан способ получения ферромагнитной жидкости из тонер-порошка и машинного масла в пропорции одна третья тонер порошка, остальное машинное масло. Я взял тонер-порошок для лазерных принтеров brother и машинное масло. Смешал в пластиковой бутылке. После смешивания, я поднес магнит и ничего не произошло. Жидкость получилась, но она не обладала магнитными свойствами. Если бы жидкость обладала магнитными свойствами, она бы затвердела и изменила свою форму при движении магнита. Опыт завершился неудачей.

2.2.3 Опыт № 2 Получение ферромагнитной жидкости из тонер-порошка, девелопера и машинного масла

Из первого опыта я сделал вывод о том, что используемый тонер не является ферромагнетиком. В современных лазерных принтерах для намагничивания краски используется девелопер – специальный магнитный порошок. В получившуюся в первом опыте жидкость я добавил треть объема девелопера. Когда я поднес магнит, жидкость образовала почти незаметный холмик и не затвердела. Получилась жидкость со слабыми ферромагнитными свойствами. Опыт завершился неудачей.

2.2.4 Опыт № 3 Получение ферромагнитной жидкости из железной стружки и машинного масла

После первых двух неудавшихся опытов, я задумался о силе магнита. С помощью которого проверяю наличие магнитных свойств. Для проверки жидкости я использовал два магнита: магнит от звукового динамика и неодимовый магнит из уже не работающего жестко диска для компьютера (HDD). Для того чтобы убедится, что ферромагнитная жидкость не получается из за свойств ферромагнетика в жидкости, а не магнита я добавил в получившийся раствор обычные железные опилки (отходы от работы на слесарном станке). Магнит притянул к стенке все железные элементы жидкости! Магнитные свойства появились, но все то что я смешал уже сложно назвать жидкостью. Опыт снова завершился неудачей.

2.2.5 Опыт № 4 Получение ферромагнитной жидкости из магнитного порошка и подсолнечного масла

Итак, для получения ферромагнитной жидкости нужен хороший ферромагнетик! В специализированном магазине Мир магнитов я приобрел специальный железный магнитный порошок для опытов.

Магнитный порошок

Подсолнечное масло

На фотографиях вы видите исходные вещества которые я перемешал в пропорции: 1 часть магнитного пороша и 2 части подсолнечного масла и получил ферромагнитную жидкость.

2.2.6 Опыт № 5 Получение ферромагнитной жидкости из магнитного порошка, лимонной кислоты и подсолнечного масла.

Для того чтобы ферромагнитная жидкость не расслаивалась в нее добавляют ПАВ (поверхностно активное вещество). В качестве ПАВ я выбрал лимонную кислоту.

Лимонная кислота

Ферромагнитная жидкость после отстаивания

Через несколько часов моя ферромагнитная жидкость расслоилась, это вы можете увидеть на фотографии. Я добавил одну четвертую ложки лимонной кислоты в качестве ПАВ. Но через несколько часов эта смесь тоже расслоилась.

Эксперимент по созданию не расслаивающейся ферромагнитной жидкости завершился неудачей.

2.2.7 Опыт № 6 Изучение свойств феррмагнитной жидкости. Магнитоуправляемость.

Для изучения свойств полученной жидкости я использовал неодимовый магнит.

Магниты и инструментарий

Когда я поднес магнит к стенке пузырька с ферромагнитной жидкость часть жидкости примагнитилас к стенке, затвердела и изменила свою форму (см. фото)

Когда я положил магнит на дно и перевернул пузырек, все его содержимое стало твердым и не стекало сверху вниз.

Когда я убрал магнит, твердая вещество стало превращаться в жидкость и стекло сверху вниз

С помощью пипетки я перелил часть ферромагнитной жидкости на пластиковый диск

Обратите внимание – это жидкость.

Вот что произошло с жидкостью на которую воздействует магнит. Форма похожа на иголки ежика.

При перемещении магнита часть твердой жидкости переместилась вместе с ним, оставшаяся стала принимать жидкую форму.

Моя младшая сестра захотела сделать ферромагнитного котика у которого может пониматься шерсть дыбом.

На фанерке, оклеенной фольгой, с помощью пластилина я сделал очертания кота и заполнил его с помощью пипетки моей ферромагнитной жидкостью

Вот что получилось при поднесении магнита снизу

Мой ферромагнитный ежик

2.2.8 Опыт № 7 Изучение свойств феррмагнитной жидкости. Способность проникать в микрообъемы(закупорка отверстия)

В последнем эксперименте я пытался понять, как можно с помощью внешнего магнита закрывать отверстия от течи. Для этого я сначала налил мою жидкость в пластмассовую колбу с большим отверстием внизу. Потом поднес магнит к стенке рядом с отверстием и поднял колбу. Затвердевшая под действием магнита жидкость препятствовала вытеканию остальной жидкой части. Как только я убрал магнит, все вытекло из колбы.

2.3 Практическое применение

Применение ферромагнитных жидкостей:

  1. На основе ферромагнитной жидкости делают радиопоглощающие покрытия на самолеты.
  2. Создатели знаменитого Ferrari используют магнитореологическую жидкость в подвеске автомобиля: манипулируя магнитом, водитель может сделать подвеску в любой момент более жесткой или более мягкой.
  3. Ферромагнитная жидкость используются в некоторых высокочастотных динамиках для отвода тепла от звуковой катушки. Одновременно она работает механическим глушителем, подавляя нежелательный резонанс. Ферромагнитная жидкость удерживается в зазоре вокруг звуковой катушки сильным магнитным полем, находясь одновременно в контакте с обеими магнитными поверхностями и с катушкой
  4. Ферромагнитные жидкости имеют множество применений в оптике благодаря их преломляющим свойствам. Среди этих применений измерение удельной вязкости жидкости, помещенной между поляризатором и анализатором, освещаемой гелий-неоновым лазером.
  5. В качестве рабочего тела в датчиках угла наклона и акселерометрах.
  6. В магнитных сепараторах для разделения и сепарации материалов с различной плотностью. Магнитная жидкость обладает еще одним удивительным, поистине уникальным свойством. В ней, как и в любой жидкости, плавают тела менее плотные и тонут тела более плотные, чем она сама. Но если приложить к ней магнитное поле, то утонувшие тела начинают всплывать. Причем чем сильнее поле, тем более тяжелые тела поднимаются на поверхность. Прикладывая различное по напряженности магнитное поле, можно заставлять всплывать тела с какой-то заданной плотностью. Это свойство магнитной жидкости применяют сейчас для обогащения руды. Ее топят в магнитной жидкости, а затем нарастающим магнитным полем заставляют всплывать сначала пустую породу, а затем уже и тяжелые куски руды. Например, для разделения золота и шлиха.
  7. Для очистки водных поверхностей от нефтепродуктов при аварийных разливах и катастрофах.
  8. Печатающие и чертежные устройства. Есть печатающие и чертежные устройства, работающие на магнитной жидкости. В краску вносится немного магнитной жидкости, и такая краска выбрызгивается тонкой струйкой на протягиваемую перед ней бумагу. Если струю ничем не отклонять, то будет начерчена линия. Но на пути струйки поставлены электромагниты, подобно отклоняющим электромагнитам кинескопа телевизора. Роль потока электронов здесь играет тонкая струйка краски с магнитной жидкостью – ее-то и отклоняют электромагниты, и на бумаге остаются буквы, графики, рисунки.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выводы

  1. В домашних условиях можно приготовить ферромагнитную жидкость и изучить ее свойства.
  2. Успех опытов зависит от силы магнита и качества ферромагнетика. В случае применения тонер-порошка или девелопера для принтера надо быть уверенным, что он содержит магнитный порошок.
  3. С помощью магнита можно увидеть некоторые свойства ферромагнитной жидкости и понять как работают разные механизмы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Эксперименты с ферромагнитной жидкостью

1,3 см кубик под камерой.

Слева — боком. Обратите внимание на “фазовый сдвиг”, разницу в цвете. Один полюс (северный) темнее и краснее, другой (южный) — светлее. Это можно заметить в большей или меньшей степени на всех кадрах, где видны два полюса.

По середине между двумя полюсами хорошо видна диэлектрическая инерциальная плоскость инерции (dielectric inertial plane).

Справа — этот же кубик под камерой, повернут одним полюсом к нам.

Поле круглое. Яркие линии, идущие по часовой стрелке — из ближнего к зрителю полюса.

Менее яркие линии под ними, идущие, как кажется, против часовой стрелки, — из противоположной фазы магнита, которая расположена дальше от клетки.

Кажется, что на одном полюсе движение по часовой стрелке, на другом — против. В действительности же они движутся в одном и том же направлении, по часовой стрелке, просто у них противоположный пространственный вектор.

Линии образуют гипотрохоидный узор.

На обоих полюсах магнита есть по две “воронки”.

Из одной “выходят” эти светлые линии. Наблюдается центробежная дивергенция, в чем и проявляется магнетизм, потеря инерции.

В другую “заходят” темные участки (клинья) между яркими линиями. Наблюдается центростремительная конвергенция. Иносказательно, свет уходит как вода под большим давлением в сливное отверстие.

Справа — слабый магнит класса N38

Наблюдается большой радиус поля. Для наглядности обвел белым.

Слева — сильный магнит класса N60 такого же размера.

Видим меньший радиус поля, с увеличением силы поле не расширяется.

Отчетливое черное кольцо близко к центру вызвано тем, что настолько сильный магнит сам “поглощает” своё поле. Центростремительная конвергенция, которая являет собой не магнетизм, а диэлектричество, “засасывает” магнит сам в себя.

Тот же сильный магнит, вид под углом.

В центре углубление в форме шара (камера не передает грубину).

Читайте также:  Я дарю тебе Сердце

Настоящий магнетизм наблюдается на периферии магнита.

В центре — черная “дыра”, диэлектричество. Можно измерить гауссметром и магнитометром.

Слева — цилиндр за камерой.

Справа — примагнитили к нему такой же спереди, через стекло камеры.

Светлый круг — это центр нового магнита, получившегося при соединении двух цилиндров.

Слева — один магнит (на правой стороне камеры).

Справа — поднесли ещё один магнит такой же силы.

Маленькая черная “дыра” (третья слева) — это не полюс, а нулевая точка, в которой находится равновесие между двумя магнитами.

Не смотря на то, что кажется, будто магниты устремляются друг другу, на самом деле, они стремятся к точке равновесия.

Магнит стремится в направлении контрпространства (counter-space). То, что его туда притягивает, является не магнетизмом, а диэлектрическое опустошение (dielectric voidance) или ускорение (dielectric acceleration), усиление инерции.

Слева — два магнита одинаковой силы отталкиваются.

Справа — эти магниты почти вплотную поднесены друг к другу.

При сближении возрастает интенсивность свечения. Линии становятся ярче, в сравнении с правым и левым краем

Магнит класса N55 под клеткой

На правой картинке левый полюс краснее и темнее, северный.

Камера с разноцветными лампами.

Более чувствительная камера.

Для тех, кто смотрел до конца, — бонус.

Не смотря на толщину ферромагнитного слоя меньше 1 микрона, можно наблюдать голографическую глубину в несколько сантиметров.

Благодарю за внимание.

Автор наблюдений, исследований и теорий — Ken Wheeler. Или, по крайней мере, он один из авторов.

Я только сделал скриншоты, скомпилировал, попытался чуть-чуть разобраться и перевёл.

Сам я стопроцентный гуманитарий, поэтому заранее приношу извинения за возможные неточности в терминологии.

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

Ферромагнитная жидкость: удивительные инновации для многих нужд

Среди изобретений применяемых в современной электроакустике особый интерес представляет ферромагнитная жидкость. Сегодня на YouTube можно увидеть немало красивых фокусов с ее использованием, но дело даже не в этом. Появление это жидкости было напрямую связано с разработкой космической техники. Несмотря на своё происхождение сегодня это изобретение применяется во вполне земных устройствах, начиная от жестких дисков и заканчивая жидкостными компьютерами и крайне своеобразными часами, о которых уже писали на GT. Жидкость востребована в электронике, машиностроении, медицине, оборонке и массе других областей. Здесь мы расскажем как появилось это изобретение для космоса, как оно используется в экерктроакутике и какие споры ведутся любителями аудио вокруг его применения.


Стив Папелл и ферромагнитная жидкость

История создания и отказ от использования

Ферромагнитную жидкость создал американский ученый Стив Папелл более 50 лет назад. В то время Папелл работал инженером в NASA и участвовал в разработке двигателей для космических аппаратов.

Разработчик столкнулся с проблемой — нужно создать систему которая в заставляла бы топливо из бака перемещаться к отверстию через которое насос закачивает его в камеру сгорания. Если речь идёт о жидком топливе, то в условиях невесомости жидкость свободно левитирует в баке.

Для решения задачи ученый решил применить оригинальную идею — сделать топливо магнитным, смешав его с какой-нибудь массой обладающей магнитными свойствами. Таким образом, с применением внешних магнитов можно будет легко управлять топливом в баке.

Для реализации такого механизма управления лучше всего подходила жидкая субстанция. Через несколько недель экспериментов Папелл подарил миру ферромагнитную жидкость. Для создания своей жидкости ученый использовал двойной оксид железа магнетит (Fe3O4), который он измельчал смешивая олеиновой кислотой и затем добавляя органические растворители.

После завершения техпроцесса получалась коллоидная суспензия, которая содержала взвесь частиц магнетита размером 0,1 — 0,2 микрона, в соотношении: 5% частиц магнетита, 10 % модификатора, 75% растворителя (например масло). Молекулы олеиновой кислоты использовались как модификатор, который не позволял слипаться частицам оксида.

Изобретение инженера было запатентовано в 1965-м году US 3215572 A (Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles).

Изобретение Папелла было с восторгом принято его коллегами по научному сообществу и космическому агентству, позволило его имени остаться в истории физики. Однако, не смотря на интерес, NASA так и не использовало его идеи, главным образом потому, что было отдано предпочтение твердому ракетному топливу. Дальнейшие эксперименты с ферромагнитной жидкостью в NASA касались систем стабилизации корабля в пространстве.

Созданная Папеллом жидкость, оценивается как очень весомый вклад — этим изобретением он заложил основу одной из новых отраслей физического знания — феррогидродинамике. Дальнейшие разработки и внедрение ферромагнитной жидкости в производственную практику велись под руководством коллеги Папелла по NASA, Рона Розенцвейга. Работы проводились в корпорации AVCO, которая ставила целью коммерческое применение этого изобретения.


Рон Розенцвейг и ферромагнитная жидкость

Динамики с жидкостью

Сложно сказать, какая компания начала первой использовать ферромагнитную жидкость для производства динамиков. Компания SONY стала первым массовым производителем звуковых излучателей с ферромагнитной жидкостью, применив её для создания ВЧ-драйверов и широкополосников в 2012-м году. Сегодня, по данным www.czferro.com сегодня более 300 млн динамиков в год выпускаются с применением феррофлюида.

Жидкость применяется для отвода тепла от звуковой катушки, а также выступает в качестве дополнительного демпфера, который гасит паразитные резонансы. В существующих сегодня конструкциях ферромагнитная жидкость удерживается в зазоре между катушкой и магнитом благодаря воздействию магнитного поля, выполняя роль центрирующей шайбы.

В классической конструкции динамиков шайба обеспечивающая центрирование и амортизацию звуковой катушки напрямую связывает её (катушку) с диффузором. Исследования проведенные в SONY показали, что традиционная конструкция вносит больше искажений.

Дело в том, что шайба, фактически выступает как второй диффузор и соответственно создает колебания. Устранение шайбы сводит к нулю её влияние на звуковоспроизведение. При использовании жидкости возможно уменьшение расстояния между катушкой и диффузором, что позволяет свести к минимуму потери при передаче колебаний, сделать динамик более плоским и компактным (при сохранении прежнего уровня громкости)

Жидкость обеспечивает прирост громкости от 2 дБ и на 35% снижает энергопотребление. Соответственно конструкция повышает КПД динамика, при этом обеспечивая дополнительное демпфирование. Эффекты жидкости позволяющие увеличить демпфирование и снизить резонансы такого динамика были исследованы уже в 21-м веке aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.345854.

“Мокрые” против “сухих”

Появление нового типа динамиков ожидаемо вызвало реакцию в среде людей небезразличных к аудиоаппаратуре. Как водится разгорелись дискуссии, где мнения аудиофилов, меломанов и прочих сочувствующих разделились.

Традиционалисты “попробовав” новшество отметили ухудшение динамический (и в особенности “микродинамических”) характеристик. Критики особенно часто упирают на субъективные ощущения при прослушивании и авторитет своего экспертного опыта в аудио. Сторонники инновации отметили снижение искажений, более высокую верность воспроизведения и высокую громкость (учитывая размеры динамиков), при отсутствии объективных данных о том, чем плоха жидкость.

Дошло даже до того, что некоторые “смелые экспериментаторы” стали удалять жидкость из зазора и рассказывать о том, что “звук стал значительно лучше” (я устал комментировать такие вещи, поэтому как факт).

Кто-то также усиленно пытался культивировать стереотип, о том, что динамики с жидкостью устанавливают только в бюджетную аппаратуру, что также не соответствует действительности.

С шедеврами логики по этой теме от некоторых “умудренных жизненным опытом” любителей аудио образца 2012-го года можно ознакомиться здесь.

Со своей стороны хочу предостеречь желающих удалить жидкость из динамиков своей аудиосистемы, телевизора или ноутбука. Инженеры производителей не идиоты, и если бы они хотели применить конструкцию с шайбой они бы это сделали. Не являюсь большим экспертом в “микродинамике”, но вероятно, что любые динамические изменения при использовании жидкости будут находиться в пределах величин которыми можно пренебречь (если вообще будут).

Ферромагнитная жидкость одно из интереснейших изобретений прошлого столетия, внедрение которого только начинается. Её использование вместо центрирующей шайбы — одна из самых заметных и значимых инноваций в производстве динамических излучателей за последние 10 лет. Возможно статья кому-то покажется однобокой, но мне не удалось найти весомых аргументов в пользу того, что жидкость “вредит звуку” или как-то его портит. Если такие факты существуют — делитесь в комментах. Но пока, на мой взгляд — это исключительно благо.

В качестве завершения рекомендую к просмотру несколько потрясающе красивых роликов с ферромагнитной жидкости.

Занятые визуальные эффекты и скульптуры из ферромагнитной жидкости:


Учебно-исследовательская работа по теме “Ферромагнитная жидкость”

Международные дистанционные олимпиады «Эрудит III»

Доступно для всех учеников
1-11 классов и дошкольников

Рекордно низкий оргвзнос

по разным предметам школьной программы (отдельные задания для дошкольников)

Идёт приём заявок

Дистанционный тур Муниципальной научно-практической конференции

« Первые шаги в науке»

Полное название темы работы

Применение ферромагнитной жидкости

Название секции форума

Физика и познание мира

Фамилия имя отчество

Подолячин Артём Александрович 14.01.1996

Веселков Сергей Николаевич 19.04.1996

Домашний адрес автора

г. Шарыпово мк-рн Пионерный дом 163 кв.4

г. Шарыпово мк-рн Пионерный дом 155 кв.34

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя образовательная школа №2»

Место выполнения работы

Козиенко Мария Михайловна, МБОУ СОШ №2, учитель физики

Ответственный за корректуру текста работы

Козиенко Мария Михайловна, МБОУ СОШ №2, учитель физики

e-mail
Контактный телефон

Веселков Сергей Николаевич

Подолячин Артём Александрович
г. Шарыпово, МБОУ СОШ №2, 11 класс
«Ферромагнитная жидкость»

Руководитель: Козиенко Мария Михайловна, учитель физики.

Цель учебно-исследовательской работы: узнать о свойствах ферромагнитной жидкости и области её эффективного применения, установить возможность получения магнитной жидкости в домашних условиях. Методы исследования: изучение литературы, ресурсов Интернета, проведение опытов по получению ферромагнитной жидкости в домашних условиях. Результат: Получили представление о ферромагнитной жидкости и ее применении, изготовили самым доступным способом ферромагнитную жидкость в домашних условиях, проделали опыты по изучению ее свойств.

План исследовательской работы

Работа с источниками Интернета, изучение литературы.

Формулировка гипотезы, определение цели, задач исследования.

Сбор, систематизация и обработка материала по выбранной теме.

Осуществление практической части, проведение опытов в домашних условиях.

Нанохимия магнитных материалов – одно из наиболее активно развиваемых направлений современной нанонауки, – в последние годы привлекает все большее внимание исследователей из различных областей химии, физики, биологии и медицины. Магнитные материалы и феномен магнетизма знакомы человечеству на протяжении давнего времени, и хорошо известно, какую роль играют магнитные явления в жизни современного человека. Магнитные наноматериалы, к которым относятся магнитные нанопорошки, молекулярные магниты, магнитные жидкости, обладают огромным потенциалом и несут в себе если не технологическую революцию, то множество важных фундаментальных открытий и перспективных технологических применений.

В ряду магнитных наноматериалов большое место занимают ферромагнитные жидкости (далее – МЖ). Многолетний повышенный интерес к МЖ со стороны теоретиков и экспериментаторов, перспектива их широкого использования привели к тому, что к настоящему времени наука о магнитных жидкостях стала самостоятельной, чрезвычайно интересной и практически полезной областью исследований, находящейся на стыке физической химии коллоидов, физики магнитных явлений и магнитной гидродинамики. По мере изучения всего многообразия физико-химических свойств магнитных жидкостей и поведения МЖ при изменении внешних факторов спектр их практического применения в различных областях науки и техники расширяется, а потребность в стабильных магнитных жидкостях всё больше возрастает. Сейчас изучение МЖ активно продолжается сразу в нескольких развитых странах. « В западных странах, и США магнитная жидкость нашла широкое применения в космической промышленности («НАСА»), в самолётостроении, атомной энергетике. В России, напротив, использование магнитной жидкости до сегодняшнего дня не нашло широкого применения.» [6] Мы решили выяснить в своей работе, почему применение магнитной жидкости недостаточно развито в России. По мнению авторов книги «Применение магнитных жидкостей» Контарева А.В., Стадник С.В., Лешукова В.А.[1] это связано со слабым научно-технологическим уровнем страны, а также с отсутствием необходимых материальных вложений со стороны государства.

Читайте также:  8 полезных советов при работе с деревом

Гипотеза: Применение магнитной жидкости в России не нашло широкого применения по причине недостаточного развития индустрии внедрения новых технологий.

Основная часть

Цель работы: узнать о свойствах ферромагнитной жидкости и области её эффективного применения, установить возможность получения магнитной жидкости в домашних условиях.

изучить, сопоставить, систематизировать и обобщить материал из разных источников о магнитных жидкостях, теории и практики их получения и применения;

получить магнитную жидкость в домашних условиях;

провести опытно-экспериментальную проверку её свойств.

Объект исследования : ферромагнитная жидкость

Предмет исследования : Получение МЖ в домашних условиях и возможности применения магнитной жидкости.

«Магнитная жидкость (ферромагни́тная жи́дкость, феррофлюид) представляет собой устойчивую коллоидную систему, состоящую из ферромагнитных частиц нанометровых размеров, находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости, в качестве которой обычно выступает органический растворитель или вода.» [5]

Свойства МЖ определяются совокупностью характеристик входящих в нее компонентов (твердой фазы, жидкости-носителя и стабилизатора), варьируя которыми можно в довольно широких пределах изменять физико-химические параметры МЖ в зависимости от конкретных условий их применения. Это позволяет отнести магнитные жидкости к так называемым «умным» материалам.

«МЖ уникальны тем, что высокая текучесть сочетается в них с высокой намагниченностью – в десятки тысяч раз большей, чем у обычных жидкостей» [2]. Секрет такой высокой намагниченности заключается в том, что в обычную жидкость, например в жидкий углеводород, внедряется огромное количество мелких сферических частиц, которые представляют собой миниатюрные постоянные магниты. Каждый микроскопический постоянный магнитик хаотически вращается и перемещается в жидкой среде под действием теплового движения. Внешнее магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц, что приводит к изменению магнитных, оптических и реологических свойств раствора. Высокая чувствительность свойств раствора к внешнему полю позволяет управлять поведением магнитных жидкостей и использовать их в прикладных задачах. Каждая магнитная частица в магнитной жидкости покрыта тонким слоем защитной оболочки, что предотвращает слипание частиц, а тепловое движение разбрасывает их по всему объему жидкости. Поэтому, в отличие от обычных суспензий, частицы в магнитных жидкостях не оседают на дно и могут сохранять свои рабочие характеристики в течение многих лет.

Ферромагнитные жидкости теряют свои магнитные свойства при своей температуре Кюри, которая для них зависит от конкретного материала ферромагнитных частиц, ПАВ и несущей жидкости.

У ферромагнитных жидкостей очень высокая магнитная восприимчивость – достаточно маленького стержневого магнита, чтобы на поверхности жидкости с парамагнитнми свойствами возникла регулярная структура из складок.

Магнитная жидкость обладает еще одним удивительным свойством. В ней, как и в любой жидкости, плавают тела менее плотные и тонут тела более плотные, чем она сама. Но если приложить к ней магнитное поле, то утонувшие тела начинают всплывать. Причем сильнее поле, тем более тяжелые тела поднимаются на поверхность.

« Процесс получения магнитной жидкости состоит из двух основных стадий : получения магнитных частиц коллоидных размеров и стабилизации их в жидкой основе. Основная особенность этого процесса состоит в том, что обе стадии совмещены во времени: чтобы предотвратить слипание частиц под действием сил притяжения, образование адсорбционных слоёв на поверхности магнитных частиц должно происходить в момент появления последних. Малые частицы можно получить, измельчая более крупные или выращивая их из молекул раствора.»[3]

Способы получения коллоидных систем МЖ можно разделить на методы диспергирования и методы конденсации.

Методы диспергирования заключаются в измельчении грубых частиц твердых тел до коллоидных размеров.

Важную роль в получении коллоидных систем играет пептизация высокодисперсных частиц, полученных тем или иным способом, в дисперсионной среде. Метод пептизации заключается в переводе в коллоидный раствор осадков, первичные частицы которых уже имеют коллоидные размеры.

Конденсационные методы основаны на соединении отдельных молекул или ионов растворенного вещества в агрегаты коллоидных размеров.

Обычно получение устойчивых магнитных жидкостей ведется при совокупности методов конденсации, диспергирования и пептизации.

Также ферромагнитную жидкость довольно просто сделать своими руками дома. Для этого необходимо масло (моторное или другое) и тонер (порошок) для лазерного принтера, чем дороже, тем лучше. Ингредиенты нужно смешать на глаз до густоты сметаны. Для лучшего эффекта можно погреть на водяной бане, помешивая, минут 20-30. Опыты по взаимодействию магнитной жидкости с магнитным полем подтверждают её высокую магнитную отзывчивость.

Поскольку МЖ представляет собой коллоидный раствор магнетита, она разрушается под действием сильных минеральных кислот.

Магнитная жидкость легко взаимодействует с различными материалами, поэтому может быть использована для изменения их магнитных свойств.

Магнитная жидкость хорошо растворяется в нефтепродуктах, поэтому может быть

использована для их удаления с поверхности водоемов.

МЖ на основе масла эффективнее снижают трение по сравнению с тем же маслом, поэтому их используют в качестве магнитных смазок.

тонер для принтера, магнитные смазки.

Обогащение (магнитная сепарация) руд: Руду помещают в магнитную жидкость, а затем нарастающим магнитным полем, воздействующим на нее, заставляют всплывать сначала пустую породу, а потом уже и тяжелые куски руды.

Машиностроение: магнитная муфта. «Для того чтобы продемонстрировать, что магнитная жидкость изменяет вязкость под действием магнитного поля, можно использовать магнитную муфту. Магнитная муфта предназначена для передачи крутящего момента с ведущего вала на ведомый без механического контакта. Муфта содержит магнитную жидкость. Под действием магнитного поля, создаваемого электрическим током, проходящим по катушке, жидкость «твердеет», и тогда два вала начинают работать как единое целое. При отсутствии поля – крутящий момент не передается.» [2] Применение магнитной жидкости для уплотнения вращающихся валов позволяют существенно увеличить ресурс механизмов и снизить уровень шума. В некоторых механизмах применение магнитожидкостных уплотнителей не имеют альтернативы, так как имеют абсолютную герметичность. Утечки через магнитножидкостные уплотнения полностью исключены. Наиболее широко ее применяют для уплотнения – герметизации зазоров между движущимися частями машин.

Оборонная промышленность: радиопоглощающее покрытие самолетов-невидимок.

Медицина: магнитные жидкости могут использоваться в хирургии. Если расположить постоянный магнит в том месте, где хирург должен делать разрез, то пробка из магнитной жидкости, введенной шприцем в вену или артерию, будет перекрывать ток крови после разреза.

Магнитоуправляемые частицы магнетита используются для лечения рака. «Этот метод лечения (гипертермия) основан на том, что под действием переменного магнитного поля частицы магнетита разогреваются, подавляя рост раковых клеток.»[1]

Магнитные коллоиды можно применять в качестве контрастного средства при рентгеноскопии.

Чистка водоёмов от нефтяных загрязнений: На поверхность воды помещают нефть, таким образом, имитируется загрязнение нефтью водоема. Затем разбрызгивают небольшое количество магнитной жидкости, которая быстро и равномерно распределяется в нефтяном пятне. В воду погружают сильные магниты, и пятно начинает стягиваться к ним, здесь же его откачивают насосы. Вода вновь становится чистой.

Космонавтика: использование ферромагнитной жидкости в замкнутом кольце как основы для системы стабилизации космического корабля в пространстве. Магнитное поле воздействует на ферромагнитную жидкость в кольце, изменяя момент импульса и влияя на вращение корабля.

Для нужд космонавтики предпологается также использовать маловязкую магнитную жидкость, полученную коллоидной подвеской магнитных частиц .

«Соответственно, целью данного изобретения является создание топлива, которое может удовлетворительно управляться и, следовательно, использоваться в невесомости.

Другой целью данного изобретения является получение топлива, на которое может быть наложена искусственная гравитация посредством намагничивания.

Ещё одной целью данного изобретения является обеспечение непрерывности топливного потока и лёгкости перекачивания в условиях невесомости.» [4]

Применение магнитной жидкости в различных устройствах ограничено ее высокой стоимостью (лучшие ее образцы стоят сотни тысяч рублей за литр).

Для любых практических применений необходимо также дополнительно исследовать термофизические характеристики ферромагнитных жидкостей (включая диэлектрические характеристики). Сейчас разрабатываются устройства с ферромагнитными жидкостями для следующих областей применения:

Улучшенные методы охлаждения и электроизоляции силовых трансформаторов.

Магнитное обогащение руды и сортировка металлолома.

Успех в практическом применении ферромагнитных жидкостей даже в одной из этих крупномасштабных областей мог бы привести к значительному снижению цены на эти жидкости и открыл бы путь ко многим другим применениям. Например, объем (выраженный через доход) потенциального рынка трансформаторов с использованием ферромагнитных жидкостей оценивают в 0,5—1 млрд. долл.

Мы взяли тонер для лазерного принтера, смешали его с подсолнечным маслом до густоты сметаны и тщательно перемешали. В результате этих несложных операций получили ферромагнитную жидкость.

Затем мы воздействовали магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом, на эту жидкость, Сначала магнит находился под сосудом с жидкостью, в результате чего образовывался бугорок

После этого мы поднесли магнит к стенке сосуда с жидкостью и на опыте убедились, что жидкость поднимается по стенке сосуда вслед за магнитом.

Из проделанных опытов можно сделать вывод, что данная жидкость является магнитной .

Перспективы применения магнитной жидкости уже достаточно велики, однако широкому ее применению препятствует высокая цена и недостаточно разработанные технологии эффективного использования. По мере освоения этого вопроса ситуация может значительно измениться.

МЖ можно получить в домашних условиях несколькими способами. Мы в своем опыте использовали наиболее простой и доступный метод. Жидкость, полученная в домашних условиях, хорошо проявляет свои магнитные свойства, однако ее качество далеко от свойств высокотехнологичных МЖ.

Список использованной литературы:

Контарев А.В., Стадник С.В., Лешуков В.А. Применение магнитных жидкостей // Успехи современного естествознания. – 2006. – № 10 – с. 67

Разумовская И.В. Нанотехнология. 11 класс. Учебное пособие – М.:Дрофа, 2009

Сенатская И.И., Байбуртский Ф.С. Жидкость, которая твердеет в магнитном поле//Химия и жизнь. – 2002. – №10.

Как сделать ферромагнитную жидкость дома?

Прошло 52 года с тех пор, как сотрудник NASA Стив Папелл изобрел ферромагнитную жидкость. Он решал вполне определенную задачу: как в условиях невесомости заставить жидкость в топливном баке ракеты подходить к отверстию, из которого насос перекачивал топливо в камеру сгорания. Тогда-то Папелл и придумал нетривиальное решение — добавлять в топливо какую-нибудь магнитную субстанцию, чтобы с помощью внешнего магнита управлять перемещением топлива в баке. Так на свет появилась ферромагнитная жидкость.

В качестве магнитного вещества Папелл использовал магнетит (Fe3O4), который по специальной технологии размельчал (перетирал в смеси с олеиновой кислотой) в течение многих дней. Получалась устойчивая коллоидная суспензия, в которой стабильно существовали крошечные частички магнетита размером 0,1—0,2 микрона. Олеиновая кислота в этой системе играла роль модификатора поверхности, который не давал частицам магнетита слипаться. Патент С.Папелла US 3215572 A (Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles) открыт, и его можно посмотреть в Интернете. Классический состав ферромагнитной жидкости — 5% (по объему) магнитных частиц, 10% модификатора поверхности (олеиновая, лимонная или полиакриловая кислоты и др.). Остальное — органический растворитель, включая жидкие масла.

Интерес к магнитным жидкостям оживился в последние годы, и сегодня они нашли уже множество применений. Если нанести такую жидкость на неодимовый магнит, то магнит будет скользить по поверхности с минимальным сопротивлением, то есть трение резко уменьшится. На основе ферромагнитной жидкости в США делают радиопоглощающие покрытия на самолеты. А создатели знаменитого Ferrari используют магнитореологическую жидкость в подвеске автомобиля: манипулируя магнитом, водитель может сделать подвеску в любой момент более жесткой или более мягкой. И это лишь несколько примеров.

Магнитная жидкость — удивительный материал. Стоит поместить ее в магнитное поле, как разрозненные магнитные частицы объединяются и выстраиваются вдоль силовых линий поля, превращаясь во вполне твердое вещество. Сегодня фокусы с магнитной жидкостью, которая при соприкосновении с магнитом превращается в безупречных с точки зрения симметрии ежиков или кактусы, показывают на многих развлекательных шоу. Конечно, ферромагнитную жидкость можно купить, но ведь гораздо интереснее сделать самому.

Читайте также:  Большой вентилятор из кулеров

Мы писали о том, как получить самозатвердевающую магнитную жидкость, которая позволит рассмотреть структуры, образованные магнитными частицами, под микроскопом («Химия и жизнь», 2015, №11).А вот еще один рецепт самодельной ферромагнитной жидкости. Возьмите 50 мл тонера для лазерного принтера. Этот порошок не менее чем на 40% состоит из магнетита, размер частиц которого — 10 нанометров и меньше. В тонере также обязательно присутствует модификатор поверхности, чтобы наночастицы не слипались. К 50 мл тонера добавьте 30 мл растительного масла (две столовые ложки) и тщательно перемешайте, не жалея на этот процесс времени. Получится черная однородная жидкость, похожая на сметану. А теперь налейте ее в плоскую стеклянную емкость с бортиками, чтобы толщина слоя была не меньше сантиметра. Поднесите магнит под донышко емкости, и в этом месте в жидкости сразу же возникнет жесткий ежик. С помощью магнита его можно перемещать. Если же вы поднесете магнит к поверхности жидкости или сбоку, то жидкость буквально выскочит навстречу магниту, так что будьте осторожны. Чтобы избежать этой неприятности, можно поместить магнитную жидкость в небольшую стеклянную коническую колбу, заполнив ее наполовину или чуть меньше. Наклоните колбу, чтобы образовался слой жидкости вдоль ее стенки, и поднесите магнит к стеклу.

Успех зависит от силы магнита (неодимовый магнит небольшого размера можно купить в магазинах) и качества тонера. В последнем случае надо быть уверенным, что он содержит магнитный порошок.

Эксперименты с ферромагнитной жидкостью

Цель: приготовить ферромагнитную жидкость и изучить её свойства.

Задачи:

1. Узнать о ферромагнитной жидкости (вид неньютоновской жидкости).

2. Приготовить ферромагнитную жидкость.

3. Провести эксперименты для изучения её свойств.

4. Узнать её применение.

5. Сделать выводы.

6. Представить результаты.

Гипотеза: в домашних условиях можно приготовить ферромагнитную жидкость и изучить ее свойства.

Область применения результатов: участие в научно-исследовательских конкурсах

Актуальность: Магнетизм – это физическое явление, при котором материалы оказывают притягивающую или отталкивающую силу на другие материалы на расстоянии. Планета Земля имеет два магнитных полюса и собственное магнитное поле. Магниты – важная часть нашей повседневной жизни. Магниты являются существенными компонентами таких устройств, как электрические двигатели, динамики, компьютеры, проигрыватели компакт-дисков, микроволновые печи и, конечно, автомобили. Магниты используются в датчиках, приборах, производственном оборудовании, научных исследованиях. Ферромагнитная жидкость – один из видов неньютоновской жидкости. Это искусственно созданная жидкость. Эта жидкость меняет свойства при определенных условиях которыми может управлять человек.

1. Теоретическая часть

Магнитные жидкости – это уникальный технологический искусственно синтезированный материал, обладающий жидкотекучими и магнитоуправляемыми свойствами.

В 1963 году сотрудник NASA Стив Папелл изобрел ферромагнитную жидкость. Он решал вполне определенную задачу: как в условиях невесомости заставить жидкость в топливном баке ракеты подходить к отверстию, из которого насос перекачивал топливо в камеру сгорания. Тогда-то Папелл и придумал нетривиальное решение – добавлять в топливо какую-нибудь магнитную субстанцию, чтобы с помощью внешнего магнита управлять перемещением топлива в баке. Так на свет появилась ферромагнитная жидкость.

Минимальный состав ферромагнитой жидкости: ферромагнетик (например, мелкие частицы магнитного металла) и растворитель (например, различные масла). Но такая жидкость будет оседать. Чтобы этого не происходило, необходимо добавить модификатор поверхности (вещество, которое не даёт ферромагнетику слипаться, например лимонная кислота). Ферромагнитные жидкости изучает раздел науки коллоидная химия.

Магнитная жидкость обладает всеми преимуществами жидкого материала – малым коэффициентом трения в контакте с твердым телом, возможностью проникать в микрообъемы, способностью смачивать практически любые поверхности и др. В то же время, магнитоуправляемость магнитной жидкости позволяет удерживать её в нужном месте устройства под действием магнитного поля.

2. Практическая часть

В практической части работы я пробовал сделать ферромагнитную жидкость и посмотреть как она изменяется в присутствии магнита.

2.1. Материалы и инструменты

– тонер-порошок, девелопер, железная стружка, магнитный порошок;

– машинное масло, подсолнечное масло;

– неодимовые магниты: из обычного жесткого диска для компьютера, из звукового динамика, приобретенный в специализированном магазине неодимовое магнит-кольцо;

– флакон, воронка, разные поверхности, полиэтиленовый пакет, перчатки, палочка;

– блокнот для записей, ручка, фотоаппарат, ноутбук.

2.2. Опыт № 1. Получение ферромагнитной жидкости из тонер-порошка и машинного масла

В глобальной сети Интернет есть множество сайтов, на которых описан способ получения ферромагнитной жидкости из тонер-порошка и машинного масла в пропорции одна третья тонер порошка, остальное машинное масло. Я взял тонер-порошок для лазерных принтеров brother и машинное масло. Смешал в пластиковой бутылке. После смешивания, я поднес магнит и ничего не произошло. Жидкость получилась, но она не обладала магнитными свойствами. Если бы жидкость обладала магнитными свойствами, она бы затвердела и изменила свою форму при движении магнита. Опыт завершился неудачей.

2.3. Опыт № 2. Получение ферромагнитной жидкости из тонер-порошка, девелопера и машинного масла

Из первого опыта я сделал вывод о том, что используемый тонер не является ферромагнетиком. В современных лазерных принтерах для намагничивания краски используется девелопер – специальный магнитный порошок. В получившуюся в первом опыте жидкость я добавил треть объема девелопера. Когда я поднес магнит, жидкость образовала почти незаметный холмик и не затвердела. Получилась жидкость со слабыми ферромагнитными свойствами. Опыт завершился неудачей.

2.4 Опыт № 3. Получение ферромагнитной жидкости из железной стружки и машинного масла

После первых двух неудавшихся опытов, я задумался о силе магнита. С помощью которого проверяю наличие магнитных свойств. Для проверки жидкости я использовал два магнита: магнит от звукового динамика и неодимовый магнит из уже не работающего жесткого диска для компьютера (HDD). Для того чтобы убедится, что ферромагнитная жидкость не получается из-за свойств ферромагнетика в жидкости, а не магнита я добавил в получившийся раствор обычные железные опилки (отходы от работы на слесарном станке). Магнит притянул к стенке все железные элементы жидкости! Магнитные свойства появились, но все то что я смешал уже сложно назвать жидкостью. Опыт снова завершился неудачей.

2.5. Опыт № 4. Получение ферромагнитной жидкости из магнитного порошка и подсолнечного масла

Итак, для получения ферромагнитной жидкости нужен хороший ферромагнетик! В специализированном магазине “Мир магнитов” я приобрел специальный железный магнитный порошок для опытов.

На фотографиях вы видите исходные вещества которые я перемешал в пропорции: 1 часть магнитного пороша и 2 части подсолнечного масла и получил ферромагнитную жидкость.

2.6. Опыт № 5. Получение ферромагнитной жидкости из магнитного порошка, лимонной кислоты и подсолнечного масла

Для того чтобы ферромагнитная жидкость не расслаивалась в нее добавляют ПАВ (поверхностно активное вещество). В качестве ПАВ я выбрал лимонную кислоту.

Ферромагнитная жидкость после отстаивания

Через несколько часов моя ферромагнитная жидкость расслоилась, это вы можете увидеть на фотографии. Я добавил одну четвертую ложки лимонной кислоты в качестве ПАВ. Но через несколько часов эта смесь тоже расслоилась.

Эксперимент по созданию не расслаивающейся ферромагнитной жидкости завершился неудачей.

2.7. Опыт № 6. Изучение свойств феррмагнитной жидкости. Магнитоуправляемость

Для изучения свойств полученной жидкости я использовал неодимовый магнит.

Магниты и инструментарий

Когда я поднес магнит к стенке пузырька с ферромагнитной жидкость часть жидкости примагнитилас к стенке, затвердела и изменила свою форму (см. фото)

Когда я положил магнит на дно и перевернул пузырек, все его содержимое стало твердым и не стекало сверху вниз.

Когда я убрал магнит, твердое вещество стало превращаться в жидкость и стекло сверху вниз

С помощью пипетки я перелил часть ферромагнитной жидкости на пластиковый диск

Обратите внимание – это жидкость.

Вот что произошло с жидкостью на которую воздействует магнит. Форма похожа на иголки ежика.

При перемещении магнита часть твердой жидкости переместилась вместе с ним, оставшаяся стала принимать жидкую форму.

Моя младшая сестра захотела сделать ферромагнитного котика, у которого может пониматься шерсть дыбом.

На фанерке, оклеенной фольгой, с помощью пластилина я сделал очертания кота и заполнил его с помощью пипетки моей ферромагнитной жидкостью

Вот что получилось при поднесении магнита снизу

Мой ферромагнитный ежик

2.8. Опыт № 7. Изучение свойств феррмагнитной жидкости. Способность проникать в микрообъемы (закупорка отверстия)

В последнем эксперименте я пытался понять, как можно с помощью внешнего магнита закрывать отверстия от течи. Для этого я сначала налил мою жидкость в пластмассовую колбу с большим отверстием внизу. Потом поднес магнит к стенке рядом с отверстием и поднял колбу. Затвердевшая под действием магнита жидкость препятствовала вытеканию остальной жидкой части. Как только я убрал магнит, все вытекло из колбы.

3. Практическое применение

1. Применение ферромагнитных жидкостей:

2. На основе ферромагнитной жидкости делают радиопоглощающие покрытия на самолеты.

3. Создатели знаменитого Ferrari используют магнитореологическую жидкость в подвеске автомобиля: манипулируя магнитом, водитель может сделать подвеску в любой момент более жесткой или более мягкой.

4. Ферромагнитная жидкость используются в некоторых высокочастотных динамиках для отвода тепла от звуковой катушки. Одновременно она работает механическим глушителем, подавляя нежелательный резонанс. Ферромагнитная жидкость удерживается в зазоре вокруг звуковой катушки сильным магнитным полем, находясь одновременно в контакте с обеими магнитными поверхностями и с катушкой

5. Ферромагнитные жидкости имеют множество применений в оптике благодаря их преломляющим свойствам. Среди этих применений измерение удельной вязкости жидкости, помещенной между поляризатором и анализатором, освещаемой гелий-неоновым лазером.

6. В качестве рабочего тела в датчиках угла наклона и акселерометрах.

7. В магнитных сепараторах для разделения и сепарации материалов с различной плотностью. Магнитная жидкость обладает еще одним удивительным, поистине уникальным свойством. В ней, как и в любой жидкости, плавают тела менее плотные и тонут тела более плотные, чем она сама. Но если приложить к ней магнитное поле, то утонувшие тела начинают всплывать. Причем чем сильнее поле, тем более тяжелые тела поднимаются на поверхность. Прикладывая различное по напряженности магнитное поле, можно заставлять всплывать тела с какой-то заданной плотностью. Это свойство магнитной жидкости применяют сейчас для обогащения руды. Ее топят в магнитной жидкости, а затем нарастающим магнитным полем заставляют всплывать сначала пустую породу, а затем уже и тяжелые куски руды. Например, для разделения золота и шлиха.

8. Для очистки водных поверхностей от нефтепродуктов при аварийных разливах и катастрофах.

9. Печатающие и чертежные устройства. Есть печатающие и чертежные устройства, работающие на магнитной жидкости. В краску вносится немного магнитной жидкости, и такая краска выбрызгивается тонкой струйкой на протягиваемую перед ней бумагу. Если струю ничем не отклонять, то будет начерчена линия. Но на пути струйки поставлены электромагниты, подобно отклоняющим электромагнитам кинескопа телевизора. Роль потока электронов здесь играет тонкая струйка краски с магнитной жидкостью – ее-то и отклоняют электромагниты, и на бумаге остаются буквы, графики, рисунки.

Заключение

В домашних условиях можно приготовить ферромагнитную жидкость и изучить ее свойства.

Успех опытов зависит от силы магнита и качества ферромагнетика. В случае применения тонер-порошка или девелопера для принтера надо быть уверенным, что он содержит магнитный порошок.

С помощью магнита можно увидеть некоторые свойства ферромагнитной жидкости и понять как работают разные механизмы.

Ссылка на основную публикацию