Η χρήση μαγνητικών ρευστών. Ferrofluid: νερό που ρέει προς τα πάνω Σιδηρομαγνητικά σωματίδια

Σε ένα άτομο που απέχει πολύ από επιστημονικές ανακαλύψεις, που αποχαιρέτησε τη φυσική ή τη χημεία στο σχολείο, πολλά πράγματα φαίνονται ασυνήθιστα. Χρησιμοποιώντας στην καθημερινή ζωή, για παράδειγμα, ηλεκτρικές συσκευές, δεν σκεφτόμαστε πώς ακριβώς λειτουργούν, θεωρώντας δεδομένα τα οφέλη του πολιτισμού. Αλλά όταν πρόκειται για κάτι που ξεπερνά την καθημερινή αντίληψη, ακόμη και οι ενήλικες εκπλήσσονται, όπως τα παιδιά, και αρχίζουν να πιστεύουν στα θαύματα.

Πώς, εκτός από μαγεία, μπορεί κανείς να εξηγήσει το φαινόμενο της εμφάνισης τρισδιάστατων μορφών, λουλουδιών και πυραμίδων, μαγικών εικόνων που αντικαθιστούν η μία την άλλη από ένα φαινομενικά συνηθισμένο υγρό; Αλλά δεν είναι μαγεία, η επιστήμη δίνει μια λογική για αυτό που συμβαίνει.

Τι είναι το ferrofluid;

Μιλάμε για σιδηρορευστό - ένα κολλοειδές σύστημα που αποτελείται από νερό ή άλλο οργανικό διαλύτη που περιέχει τα μικρότερα σωματίδια μαγνητίτη και οποιοδήποτε υλικό περιέχει σίδηρο. Οι διαστάσεις τους είναι τόσο μικρές που είναι ακόμη και δύσκολο να φανταστεί κανείς: είναι δέκα φορές πιο λεπτές από ανθρώπινη τρίχα! Τέτοιοι μικροσκοπικοί δείκτες μεγέθους τους επιτρέπουν να κατανέμονται ομοιόμορφα στο διαλύτη χρησιμοποιώντας θερμική κίνηση.

Για την ώρα, ενώ δεν υπάρχει εξωτερική επίδραση, το υγρό είναι ήρεμο, θυμίζει καθρέφτη. Αρκεί όμως να φέρει κανείς ένα κατευθυνόμενο μαγνητικό πεδίο σε αυτόν τον «καθρέφτη» και ζωντανεύει, δείχνοντας στον θεατή εκπληκτικές τρισδιάστατες εικόνες: μαγικά λουλούδια ανθίζουν, κινούμενες φιγούρες μεγαλώνουν στην επιφάνεια, αλλάζουν υπό την επίδραση του πεδίου.

Ανάλογα με τη δύναμη και την κατεύθυνση της κρούσης μαγνητικό πεδίο, οι εικόνες αλλάζουν μπροστά στα μάτια μας - από ελαφρούς, ελάχιστα αισθητές κυματισμούς που εμφανίζονται στην επιφάνεια του υγρού, μέσα από βελόνες και κορυφές που αλλάζουν ευκρίνεια και κλίση και μεγαλώνουν σε λουλούδια και δέντρα.

Η ικανότητα δημιουργίας έγχρωμων εικόνων με τη βοήθεια του φωτισμού, γοητεύοντας πραγματικά τον παρατηρητή, αποκαλύπτει έναν άγνωστο κόσμο μπροστά του.

Δυστυχώς, τα μεταλλικά σωματίδια, αν και ονομάζονται σιδηρομαγνητικά, δεν είναι σιδηρομαγνητικά με την πλήρη έννοια, αφού δεν μπορούν να διατηρήσουν το σχήμα που προκύπτει μετά την εξαφάνιση του μαγνητικού πεδίου. Γιατί δεν έχουν δική τους μαγνήτιση. Από αυτή την άποψη, η χρήση αυτής της ανακάλυψης, η οποία, παρεμπιπτόντως, δεν είναι εντελώς νέα - έγινε από τον Αμερικανό Rosenzweig στα μέσα του περασμένου αιώνα, δεν έχει βρει ευρεία εφαρμογή.

Πώς φτιάχνεται και πού χρησιμοποιείται το ferrofluid;

Τα σιδηρορευστά χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά είδη, στην αυτοκινητοβιομηχανία και θα ήθελα να πιστεύω ότι η ευρεία χρήση τους δεν είναι μακριά, και με την ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας, θα χρησιμοποιηθούν ευρέως. Στο μεταξύ, αυτό είναι ως επί το πλείστον διασκεδαστικό για το κοινό που θαυμάζει, χαλασμένο από διάφορα είδη θεαμάτων.

Οι τρισδιάστατες εικόνες σε κάνουν να τις παρακολουθείς με κομμένη την ανάσα, να αμφιβάλλεις για το αν πρόκειται για μοντάζ και να αναζητάς μια εξήγηση για το τι συμβαίνει, τουλάχιστον στο Διαδίκτυο. Πώς να ξέρεις ίσως ένα μικρό αγόρι, που σήμερα παρακολουθεί μεταλλικά «ζωντανά» χρώματα και φιγούρες με το στόμα ανοιχτό, αύριο θα βρει μια θεμελιωδώς νέα εφαρμογή για αυτό το φαινόμενο, φέρνοντας επανάσταση στην επιστήμη και την τεχνολογία. Αλλά αυτό είναι αύριο, αλλά προς το παρόν - δείτε και απολαύστε!

(επιφανειοδραστικό), το οποίο σχηματίζει ένα προστατευτικό κέλυφος γύρω από τα σωματίδια και τα εμποδίζει να κολλήσουν μεταξύ τους λόγω van der Waals ή μαγνητικών δυνάμεων.

Παρά το όνομα, τα σιδηρομαγνητικά ρευστά δεν παρουσιάζουν σιδηρομαγνητικές ιδιότητες, αφού δεν διατηρούν υπολειπόμενη μαγνήτιση μετά την εξαφάνιση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Στην πραγματικότητα [ ] Τα σιδηρορευστά είναι παραμαγνητικά και συχνά αναφέρονται ως "υπερπαραμαγνητικά" λόγω της υψηλής μαγνητικής επιδεκτικότητάς τους. Αυτή τη στιγμή είναι δύσκολο να δημιουργηθούν πραγματικά σιδηρομαγνητικά ρευστά. [ ]

Εγκυκλοπαιδικό YouTube

1 / 4

✪ Ferrofluid/Ferrofluid

✪ Πώς να φτιάξετε ΣΙΔΗΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΥΓΡΟ ΑΠΟ ΤΑ ΦΩΤΑ ΒΕΝΓΚΑΛΗΣ!Ferrofluid!Πώς να φτιάξετε ferrofluid

✪ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΥΓΡΟ ΙΔΙΑ ΧΕΡΙΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΥΓΡΟ ΥΓΡΟ ΜΕΤΑΛΛΟ σιδηρορευστο IGOR BELETSKY

✪ Πώς να φτιάξετε ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΥΓΡΟ

Υπότιτλοι

Περιγραφή

Τα σιδηρορευστά αποτελούνται από σωματίδια μεγέθους νανομέτρων (συνήθως 10 nm ή λιγότερο) μαγνητίτη, αιματίτη ή άλλο υλικό που φέρει σίδηρο, αιωρούμενα σε ένα ρευστό φορέα. Είναι αρκετά μικρά ώστε η θερμική κίνηση να τα κατανέμει ομοιόμορφα σε όλο το φέρον ρευστό, έτσι ώστε να συμβάλλουν στην απόκριση του ρευστού στο σύνολό του στο μαγνητικό πεδίο. Ομοίως, τα ιόντα σε υδατικά διαλύματα παραμαγνητικών αλάτων (για παράδειγμα, ένα υδατικό διάλυμα θειικού χαλκού (II)  ή χλωριούχου μαγγανίου (II)) προσδίδουν παραμαγνητικές ιδιότητες στο διάλυμα.

Τα σιδηρορευστά είναι κολλοειδή διαλύματα - ουσίες που έχουν τις ιδιότητες περισσότερων της μιας καταστάσεων ύλης. Στην περίπτωση αυτή, οι δύο καταστάσεις είναι το στερεό μέταλλο και το υγρό στο οποίο περιέχεται. Αυτή η ικανότητα αλλαγής κατάστασης όταν υποβάλλεται σε μαγνητικό πεδίο επιτρέπει τη χρήση σιδηρορευστών ως σφραγιστικά, λιπαντικά και μπορεί επίσης να ανοίξει άλλες εφαρμογές σε μελλοντικά νανοηλεκτρομηχανικά συστήματα.

Τα σιδηρορευστά είναι σταθερά: τα στερεά τους σωματίδια δεν κολλάνε μεταξύ τους και δεν διαχωρίζονται σε ξεχωριστή φάση, ακόμη και σε ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Ωστόσο, τα επιφανειοδραστικά σε ένα υγρό τείνουν να αποικοδομούνται με την πάροδο του χρόνου (περίπου μερικά χρόνια) και τελικά τα σωματίδια κολλάνε μεταξύ τους, χωρίζονται από το υγρό και παύουν να επηρεάζουν την απόκριση του υγρού σε ένα μαγνητικό πεδίο. Επίσης, τα σιδηρορευστά χάνουν τις μαγνητικές τους ιδιότητες στη θερμοκρασία Curie τους, η οποία γι' αυτά εξαρτάται από το συγκεκριμένο υλικό των σιδηρομαγνητικών σωματιδίων, την επιφανειοδραστική ουσία και το φέρον ρευστό.

Ο όρος «μαγνητορεολογικό ρευστό» αναφέρεται σε ρευστά που, όπως τα φερρορευστά, στερεοποιούνται παρουσία μαγνητικού πεδίου. Η διαφορά μεταξύ σιδηρορευστού και μαγνητορεολογικού ρευστού είναι στο μέγεθος των σωματιδίων. Τα σωματίδια σε ένα σιδηρορευστό είναι κυρίως σωματίδια μεγέθους νανομέτρων που βρίσκονται σε εναιώρηση λόγω της κίνησης Brown και δεν καθιζάνουν φυσιολογικές συνθήκες. Τα σωματίδια σε ένα μαγνητορεολογικό ρευστό έχουν κυρίως μικρόμετρο σε μέγεθος (1-3 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερα). είναι πολύ βαριά για να διατηρηθούν σε αιώρηση με την κίνηση Brown και επομένως καθιζάνουν με την πάροδο του χρόνου λόγω της διαφοράς φυσικής πυκνότητας μεταξύ των σωματιδίων και του ρευστού φορέα. Κατά συνέπεια, αυτοί οι δύο τύποι υγρών έχουν διαφορετικές εφαρμογές.

Αστάθεια σε ένα κανονικά κατευθυνόμενο πεδίο

Υπό την επίδραση ενός μάλλον ισχυρού κατακόρυφα κατευθυνόμενου μαγνητικού πεδίου, η επιφάνεια ενός υγρού με παραμαγνητικές ιδιότητες σχηματίζει αυθόρμητα μια κανονική δομή πτυχώσεων. Αυτή η επίδραση είναι γνωστή ως αστάθεια σε ένα κανονικά κατευθυνόμενο πεδίο". Ο σχηματισμός πτυχώσεων αυξάνει την ελεύθερη ενέργεια της επιφάνειας και τη βαρυτική ενέργεια του υγρού, αλλά μειώνει την ενέργεια του μαγνητικού πεδίου. Μια τέτοια διαμόρφωση συμβαίνει μόνο όταν ξεπεραστεί η κρίσιμη τιμή του μαγνητικού πεδίου, όταν η μείωση της ενέργειάς του υπερβαίνει τη συμβολή από την αύξηση της ελεύθερης ενέργειας της επιφάνειας και της βαρυτικής ενέργειας του υγρού. Τα σιδηρορευστά έχουν πολύ υψηλή μαγνητική επιδεκτικότητα και για ένα κρίσιμο μαγνητικό πεδίο, ένας μικρός μαγνήτης ράβδων μπορεί να αρκεί για να προκαλέσει ρυτίδες στην επιφάνεια.

Τυπικά τασιενεργά για σιδηρορευστά

Προκειμένου να τυλίξουν τα σωματίδια σε ένα σιδηρορευστό, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα επιφανειοδραστικά, ιδίως:

• πολυακρυλικό νάτριο

Τα επιφανειοδραστικά εμποδίζουν τα σωματίδια να κολλήσουν μεταξύ τους, εμποδίζοντάς τα να σχηματίσουν πολύ βαριά σμήνη που δεν μπορούν να συγκρατηθούν σε αιώρηση λόγω της κίνησης Brown. Σε ένα ιδανικό σιδηρορευστό, τα μαγνητικά σωματίδια δεν καθιζάνουν ακόμη και σε ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό ή βαρυτικό πεδίο. Τα μόρια επιφανειοδραστικών έχουν μια πολική "κεφαλή" και μια μη πολική "ουρά" (ή το αντίστροφο). ένα από τα άκρα προσροφάται στο σωματίδιο, ενώ το άλλο προσκολλάται στα μόρια του φέροντος υγρού, σχηματίζοντας, αντίστοιχα, ένα κανονικό ή ανάστροφο μικκύλιο γύρω από το σωματίδιο. Ως αποτέλεσμα, τα χωρικά εφέ εμποδίζουν τα σωματίδια να κολλήσουν μεταξύ τους. Τα πολυακρυλικά, κιτρικά οξέα και τα άλατά τους σχηματίζουν ένα διπλό ηλεκτρικό στρώμα στην επιφάνεια των σωματιδίων ως αποτέλεσμα της προσρόφησης πολυανιόντων, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση απωστικών δυνάμεων Coulomb μεταξύ των σωματιδίων, γεγονός που αυξάνει τη σταθερότητα του υγρού με βάση το νερό. .

Ενώ τα επιφανειοδραστικά είναι χρήσιμα για την παράταση του χρόνου καθίζησης των σωματιδίων σε ένα σιδηρορευστό, είναι επιζήμια για τις μαγνητικές του ιδιότητες (ειδικά τον μαγνητικό κορεσμό του ρευστού). Η προσθήκη ενός επιφανειοδραστικού (ή άλλου ξένου υλικού) μειώνει την πυκνότητα συσσώρευσης των σιδηρομαγνητικών σωματιδίων στην ενεργοποιημένη κατάσταση του ρευστού, μειώνοντας έτσι το ιξώδες του σε αυτή την κατάσταση, με αποτέλεσμα ένα "μαλακότερο" ενεργοποιημένο ρευστό. Και παρόλο που για ορισμένες εφαρμογές το ιξώδες του σιδηρορευστού στην ενεργοποιημένη κατάσταση (για να το πούμε έτσι, η "σκληρότητά" του) δεν είναι πολύ σημαντικό, για τις περισσότερες εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές αυτή είναι η πιο σημαντική ιδιότητα του ρευστού, επομένως ένας ορισμένος συμβιβασμός μεταξύ το ιξώδες στην ενεργοποιημένη κατάσταση και ο ρυθμός καθίζησης των σωματιδίων είναι απαραίτητο. Η εξαίρεση είναι τα επιφανειοδραστικά με βάση πολυηλεκτρολύτες, τα οποία καθιστούν δυνατή τη λήψη υγρών υψηλής συγκέντρωσης με χαμηλό ιξώδες.

Εφαρμογή

Ηλεκτρονικές συσκευές

Το Ferrofluid χρησιμοποιείται σε ορισμένα τουίτερ για την αφαίρεση της θερμότητας από το πηνίο φωνής. Ταυτόχρονα, λειτουργεί ως μηχανικός αποσβεστήρας, καταστέλλοντας τον ανεπιθύμητο συντονισμό. Το σιδηρορευστό συγκρατείται στο κενό γύρω από το πηνίο φωνής από ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο ενώ βρίσκεται σε επαφή και με τις μαγνητικές επιφάνειες και με το πηνίο ταυτόχρονα.

μηχανολογία

Το Ferrofluid είναι σε θέση να μειώσει την τριβή. Εφαρμόζεται στην επιφάνεια ενός αρκετά ισχυρού μαγνήτη, όπως το νεοδύμιο, επιτρέπει στον μαγνήτη να γλιστρήσει πάνω από μια λεία επιφάνεια με ελάχιστη αντίσταση.

Αμυντική βιομηχανία

Αεροδιαστημική

Το φάρμακο

Πολλά πειράματα βρίσκονται σε εξέλιξη σχετικά με τη χρήση φερρορευστών για την αφαίρεση όγκων.

Μεταφορά θερμότητας

Εάν ένα σιδηρορευστό με διαφορετική επιδεκτικότητα επενεργεί από ένα μαγνητικό πεδίο (για παράδειγμα, λόγω μιας βαθμίδας θερμοκρασίας), δημιουργείται μια ανομοιόμορφη μαγνητική δύναμη σώματος, η οποία οδηγεί σε μια μορφή μεταφοράς θερμότητας που ονομάζεται θερμομαγνητική συναγωγή. Αυτή η μορφή μεταφοράς θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί όπου η συμβατική μεταφορά θερμότητας δεν είναι κατάλληλη, όπως σε μικροσυσκευές ή υπό μειωμένη βαρύτητα.

Έχει ήδη αναφερθεί η χρήση φερρορευστού για απαγωγή θερμότητας στα ηχεία. Το υγρό καταλαμβάνει το κενό γύρω από το πηνίο φωνής, συγκρατούμενο από το μαγνητικό πεδίο. Επειδή τα σιδηρορευστά είναι παραμαγνητικά, υπακούουν στο νόμο Curie-Weiss, και γίνονται λιγότερο μαγνητικά όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Ένας ισχυρός μαγνήτης που βρίσκεται δίπλα στο πηνίο φωνής, που παράγει θερμότητα, προσελκύει το κρύο υγρό περισσότερο από το ζεστό υγρό, σύροντας το ζεστό υγρό μακριά από το πηνίο και προς το ψυγείο. Αυτή είναι μια αποτελεσματική μέθοδος ψύξης που δεν απαιτεί επιπλέον κόστος ενέργειας.

Γεννήτριες

Ένα παγωμένο ή πολυμερισμένο σιδηρομαγνητικό ρευστό, το οποίο βρίσκεται σε συνδυασμό σταθερών (μαγνητιζόμενων) και εναλλασσόμενων μαγνητικών πεδίων, μπορεί να χρησιμεύσει ως πηγή ελαστικών ταλαντώσεων με συχνότητα εναλλασσόμενου πεδίου, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία υπερήχων.

Μεταλλευτική βιομηχανία

Το Ferrofluid μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέρος ενός διαχωριστή μαγνητικού-υγρού για καθαρισμό από

Ferrofluid, παρασκευή του

και προοπτικές χρήσης

σχόλιο

Το Ferrofluid είναι επίσης ένα ferrofluid, ένα εξαιρετικά ενδιαφέρον, ασυνήθιστο και χρήσιμο πράγμα. Φαίνεται, τίποτα το ιδιαίτερο, μια συνηθισμένη τεχνοτροπία. Αλλά στην πραγματικότητα, όλα δεν είναι τόσο απλά. Το Ferrofluid μπορεί να βοηθήσει στην επιτάχυνση ενός αυτοκινήτου σε τεράστια ταχύτητα, στην εξόρυξη χρυσού, στην πρόληψη μιας περιβαλλοντικής καταστροφής, στην περιστροφή ενός διαστημόπλοιου στο διάστημα και ακόμη και στη θεραπεία του καρκίνου!

Το Ferrofluid είναι ένα μοναδικό τεχνολογικά τεχνητά συνθετικό υλικό με ρευστές και μαγνητικά ελεγχόμενες ιδιότητες με ευρείες προοπτικές εφαρμογής στη μηχανική, την ιατρική και την οικολογία.

Το Ferrofluid έχει όλα τα πλεονεκτήματα ενός υγρού υλικού - χαμηλό συντελεστή τριβής σε επαφή με στερεό σώμα, ικανότητα διείσδυσης σε μικροόγκους, ικανότητα διαβροχής σχεδόν οποιασδήποτε επιφάνειας κ.λπ.

Ταυτόχρονα, η μαγνητική δυνατότητα ελέγχου του μαγνητικού ρευστού σας επιτρέπει να το διατηρείτε στη σωστή θέση της συσκευής υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου.

Ήμουν περίεργος να μάθω πώς γίνονται όλα. Και αποφάσισα να γράψω ερευνητικό έργο, καθώς και για τη διεξαγωγή αρκετών συναρπαστικών και οπτικών πειραμάτων πάνω σε αυτό το πολύ ενδιαφέρον θέμα.

Εισαγωγή

Ferrofluid(από τα λατινικά σίδηρος- σίδηρος) - ένα υγρό που είναι έντονα πολωμένο παρουσία μαγνητικού πεδίου.

Τα σιδηρορευστά αποτελούνται από σωματίδια μεγέθους νανομέτρων (συνήθως 10 nm ή λιγότερο) υλικού που περιέχει σίδηρο αιωρούμενα σε ένα ρευστό φορέα. Είναι αρκετά μικρά ώστε η θερμική κίνηση να τα κατανέμει ομοιόμορφα σε όλο το φέρον ρευστό, έτσι ώστε να συμβάλλουν στην απόκριση του ρευστού στο σύνολό του στο μαγνητικό πεδίο.

Το Ferrofluid είναι επίσης ένα ferrofluid, ένα εξαιρετικά ενδιαφέρον, ασυνήθιστο και χρήσιμο πράγμα. Φαίνεται, τίποτα το ιδιαίτερο, μια συνηθισμένη τεχνοτροπία. Αλλά στην πραγματικότητα, όλα δεν είναι τόσο απλά. Το Ferrofluid μπορεί να βοηθήσει στην επιτάχυνση ενός αυτοκινήτου σε τεράστια ταχύτητα, στην εξόρυξη χρυσού, στην προστασία από την ακτινοβολία, στην περιστροφή ενός διαστημικού σκάφους στο διάστημα και ακόμη και στη θεραπεία του καρκίνου! Ήμουν περίεργος να μάθω πώς γίνονται όλα. Και αποφάσισα να γράψω μια ερευνητική εργασία για αυτό το πολύ ενδιαφέρον θέμα.

Τα σιδηρορευστά είναι κολλοειδή διαλύματα - ουσίες που έχουν τις ιδιότητες περισσότερων της μιας καταστάσεων ύλης. Στην περίπτωση αυτή, οι δύο καταστάσεις είναι το στερεό μέταλλο και το υγρό στο οποίο περιέχεται. Αυτή η ικανότητα αλλαγής κατάστασης υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου επιτρέπει τη χρήση σιδηρορευστών ως σφραγιστικά, λιπαντικά και μπορεί επίσης να ανοίξει άλλες εφαρμογές σε μελλοντικά νανοηλεκτρομηχανικά συστήματα.

Το Ferrofluid έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στα ηλεκτρονικά, τα μηχανήματα, την άμυνα, την ιατρική, την εξόρυξη, τα αναλυτικά όργανα, ακόμη και την αεροδιαστημική.

Αυτό που μου φάνηκε πιο ενδιαφέρον είναι το γεγονός ότι πολλά πειράματα βρίσκονται σε εξέλιξη επί του παρόντος σχετικά με τη χρήση σιδηρομαγνητικού υγρού για την αφαίρεση και τη διάγνωση καρκινικών όγκων. Το Ferrofluid εγχέεται στον όγκο και υποβάλλεται σε ένα ταχέως μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο και η θερμότητα που παράγεται από την τριβή μπορεί να καταστρέψει τον όγκο.

Σκεπτόμενος τη δουλειά που είχα μπροστά μου, μπόρεσα να διατυπώσω τον σκοπό της εργασίας και τις εργασίες που πρέπει να εκτελέσω.

Σκοπός:

Αποκτήστε ένα φερρορευστό και μελετήστε τις ιδιότητές του.

Καθήκοντα:

Μελετήστε την επιστημονική βιβλιογραφία για το επιλεγμένο θέμα.

Εξοικειωθείτε με το πεδίο εφαρμογής του σιδηρομαγνητικού υγρού.

Από αυτοσχέδια υλικά για να φτιάξετε ένα φερρορευστό.

Κατασκευάστε έναν ηλεκτρομαγνήτη για να χειριστείτε το υγρό.

Πραγματοποιήστε ένα πείραμα και αναλύστε τη συμπεριφορά ενός σιδηρορευστού.

Υπόθεση:

Εάν φτιάξετε μόνοι σας ένα σιδηρομαγνητικό ρευστό, μπορείτε να πειστείτε για τις ασυνήθιστες ιδιότητες ενός νανοϋλικού και να το εξετάσετε με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Ερευνητικές μέθοδοι:

Εργασία με πηγές.

Πειράματα και παρατηρήσεις.

Ανάλυση πειραμάτων.

I. Περίληψη………………………………………………………………………………………………………….2

II. Εισαγωγή……………………………………………………………………………………………………… 3-4

III. Θεωρητικό μέρος

Τι είναι η νανοτεχνολογία;…………………………………………………………………………………..6

Περιγραφή του Ferrofluid…………………………………………………………………..6-7

Περιγραφή του μαγνητικού πεδίου και του ηλεκτρομαγνήτη…………………………………………………………..7-8

Πεδία εφαρμογής σιδηρορευστού…………………………………………………..…8-10

Συμπεράσματα…………………………………………………………………………………………………………… 10

IV. Πρακτικό μέρος

Προετοιμασία για το πείραμα…………………………………………………………………………….11

Κατασκευή ηλεκτρομαγνήτη…………………………………………………………………………….11

Παρασκευή σιδηρορευστού………………………………………………………..11-12

Διεξαγωγή πειράματος…………………………………………………………………………………..12

V. Συμπέρασμα……………………………………………………………………………………………………..13

VIΚατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας……………………………………………………………………………..14

VIIΑιτήσεις………………………………………………………………………………………………….15

Κυρίως περιεχόμενο

Θεωρητικό μέρος

Ο όρος «νανοτεχνολογία», που είναι δημοφιλής σήμερα, σημαίνει ένα σύνολο μεθόδων και τεχνικών που παρέχουν τη δυνατότητα δημιουργίας και τροποποίησης αντικειμένων με ελεγχόμενο τρόπο, συμπεριλαμβανομένων στοιχείων με μεγέθη από 1 έως 100 νανόμετρα.

Νανοτεχνολογίαείναι τεχνολογίες για την εργασία με την ύλη σε επίπεδο μεμονωμένων ατόμων. Οι παραδοσιακές μέθοδοι παραγωγής λειτουργούν με τμήματα ύλης, που αποτελούνται από δισεκατομμύρια ή περισσότερα άτομα. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και τα πιο ακριβή όργανα που κατασκευάστηκαν από τον άνθρωπο μέχρι στιγμής, σε ατομικό επίπεδο, μοιάζουν με χάος. Η μετάβαση από τον χειρισμό της ύλης στον χειρισμό μεμονωμένων ατόμων είναι ένα κβαντικό άλμα, παρέχοντας απαράμιλλη ακρίβεια και αποτελεσματικότητα.

Το 1959, ο νομπελίστας Richard Feynman προέβλεψε στην ομιλία του ότι στο μέλλον, έχοντας μάθει να χειρίζεται μεμονωμένα άτομα, η ανθρωπότητα θα μπορούσε να συνθέσει οτιδήποτε. Το 1981, εμφανίστηκε το πρώτο εργαλείο για το χειρισμό των ατόμων - ένα μικροσκόπιο σήραγγας, που εφευρέθηκε από επιστήμονες της IBM. Αποδείχθηκε ότι με τη βοήθεια αυτού του μικροσκοπίου είναι δυνατό όχι μόνο να «δούμε» μεμονωμένα άτομα, αλλά και να τα σηκώνουμε και να τα μετακινούμε. Αυτό απέδειξε τη θεμελιώδη δυνατότητα χειρισμού των ατόμων και, επομένως, απευθείας συναρμολόγησης οτιδήποτε από αυτά, σαν από τούβλα, οτιδήποτε: οποιοδήποτε αντικείμενο, οποιαδήποτε ουσία.

Η μελέτη των ιδιοτήτων των νανοϋλικών στο πλαίσιο της βασικής έρευνας και της εφαρμοσμένης έρευνας πραγματοποιείται σχεδόν σε όλο τον κόσμο. Οι μεγαλύτερες επιτυχίες σημειώθηκαν στις ΗΠΑ, την Ιαπωνία και τη Γαλλία. Η χώρα μας ασχολείται με την έρευνα στον τομέα της νανοτεχνολογίας εδώ και αρκετές δεκαετίες. Σε ορισμένους τομείς, οι Ρώσοι επιστήμονες καταλαμβάνουν θέσεις προτεραιότητας στον κόσμο. Συγκεκριμένα, στον τομέα της μετρολογίας, η ρωσική επιχείρηση NT MDT έχει μια μοναδική εμπειρία στη δημιουργία μικροσκοπίων ανιχνευτή σάρωσης με ατομική ανάλυση. Τα αντικείμενα νανοτεχνολογίας, αφενός, μπορούν να έχουν χαρακτηριστικές διαστάσεις του καθορισμένου εύρους.

σιδηρορευστό (από τα λατινικά σίδηρος - σίδηρος) - ένα υγρό που είναι έντονα πολωμένο παρουσία μαγνητικού πεδίου. Τα σιδηρορευστά αποτελούνται από σωματίδια μεγέθους νανομέτρων (συνήθως 10 nm ή λιγότερο) υλικού που περιέχει σίδηρο αιωρούμενα σε ένα ρευστό φορέα. Είναι αρκετά μικρά ώστε η θερμική κίνηση να τα κατανέμει ομοιόμορφα σε όλο το φέρον ρευστό, έτσι ώστε να συμβάλλουν στην απόκριση του ρευστού στο σύνολό του στο μαγνητικό πεδίο.

Τα σιδηρορευστά είναι κολλοειδή διαλύματα - ουσίες που έχουν τις ιδιότητες περισσότερων της μιας καταστάσεων ύλης. Στην περίπτωση αυτή, οι δύο καταστάσεις είναι το στερεό μέταλλο και το υγρό στο οποίο περιέχεται. Αυτή η ικανότητα αλλαγής κατάστασης υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου επιτρέπει τη χρήση σιδηρορευστών ως σφραγιστικά, λιπαντικά και μπορεί επίσης να ανοίξει άλλες εφαρμογές σε μελλοντικά νανοηλεκτρομηχανικά συστήματα.(Παράρτημα 1)

Παρά το όνομα, τα σιδηρορευστά δεν παρουσιάζουν σιδηρομαγνητικές ιδιότητες επειδή δεν διατηρούν την υπολειπόμενη μαγνήτιση μετά την εξαφάνιση ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. Στην πραγματικότητα, τα φερρορευστά είναι παραμαγνητικά και συχνά αναφέρονται ως «υπερπαραμαγνητικά» λόγω της υψηλής μαγνητικής επιδεκτικότητάς τους.

Οι μέθοδοι για τη λήψη κολλοειδών συστημάτων μαγνητικών ρευστών μπορούν να χωριστούν σε μεθόδους διασποράς και μεθόδους συμπύκνωσης. Οι μέθοδοι διασποράς συνίστανται στην άλεση χονδροειδών σωματιδίων στερεών σε κολλοειδή μεγέθη. Οι μέθοδοι συμπύκνωσης βασίζονται στον συνδυασμό μεμονωμένων μορίων ή ιόντων μιας διαλυμένης ουσίας σε συσσωματώματα κολλοειδών μεγεθών.

Για να δημιουργηθεί η σταθερότητα ενός τέτοιου υγρού, είναι απαραίτητο να δεσμευτούν τα σιδηρομαγνητικά σωματίδια με τασιενεργά (επιφανειοδραστική ουσία ) - δημιουργεί ένα λεγόμενο προστατευτικό κέλυφος γύρω από τα σωματίδια, το οποίο τα εμποδίζει να κολλήσουν μεταξύ τους, χάρη στο van der Waals ή τις μαγνητικές δυνάμεις.

Προκειμένου να τυλίξουν τα σωματίδια σε ένα σιδηρορευστό, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα επιφανειοδραστικά, ιδίως:

Ελαϊκό οξύ

Υδροξείδιο τετραμεθυλαμμωνίου

Πολυακρυλικό οξύ

Πολυακρυλικό νάτριο

Οξύ λεμονιού

λεκιθίνη σόγιας

Τα επιφανειοδραστικά εμποδίζουν τα σωματίδια να κολλήσουν μεταξύ τους, εμποδίζοντάς τα να σχηματίσουν πολύ βαριά σμήνη που δεν μπορούν να συγκρατηθούν σε αιώρηση λόγω της κίνησης Brown. Σε ένα ιδανικό σιδηρορευστό, τα μαγνητικά σωματίδια δεν καθιζάνουν ακόμη και σε ένα πολύ ισχυρό μαγνητικό ή βαρυτικό πεδίο. Τα μόρια επιφανειοδραστικών έχουν μια πολική "κεφαλή" και μια μη πολική "ουρά" (ή το αντίστροφο). ένα από τα άκρα προσροφάται στο σωματίδιο, ενώ το άλλο προσκολλάται στα μόρια του φέροντος υγρού, σχηματίζοντας, αντίστοιχα, ένα κανονικό ή ανάστροφο μικκύλιο γύρω από το σωματίδιο. Ως αποτέλεσμα, τα χωρικά εφέ εμποδίζουν τα σωματίδια να κολλήσουν μεταξύ τους. Τα πολυακρυλικά, κιτρικά οξέα και τα άλατά τους σχηματίζουν ένα διπλό ηλεκτρικό στρώμα στην επιφάνεια των σωματιδίων ως αποτέλεσμα της προσρόφησης πολυανιόντων, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση απωστικών δυνάμεων Coulomb μεταξύ των σωματιδίων, γεγονός που αυξάνει τη σταθερότητα του υγρού με βάση το νερό. .

Υπό την επίδραση ενός μάλλον ισχυρού κατακόρυφα κατευθυνόμενου μαγνητικού πεδίου, η επιφάνεια ενός υγρού με παραμαγνητικές ιδιότητες σχηματίζει αυθόρμητα μια κανονική δομή πτυχώσεων. Αυτή η επίδραση είναι γνωστή ωςαστάθεια σε ένα κανονικά κατευθυνόμενο πεδίο ". Ο σχηματισμός πτυχώσεων αυξάνει την ελεύθερη ενέργεια της επιφάνειας και τη βαρυτική ενέργεια του υγρού, αλλά μειώνει την ενέργεια του μαγνητικού πεδίου. Μια τέτοια διαμόρφωση συμβαίνει μόνο όταν ξεπεραστεί η κρίσιμη τιμή του μαγνητικού πεδίου, όταν η μείωση της ενέργειάς του υπερβαίνει τη συμβολή από την αύξηση της ελεύθερης ενέργειας της επιφάνειας και της βαρυτικής ενέργειας του υγρού. Τα σιδηρορευστά έχουν πολύ υψηλή μαγνητική επιδεκτικότητα και για ένα κρίσιμο μαγνητικό πεδίο, ένας μικρός μαγνήτης ράβδων μπορεί να αρκεί για να προκαλέσει ρυτίδες στην επιφάνεια.

Ένα μαγνητικό πεδίο- αυτό είναι ένα πεδίο δύναμης που δρα σε κινούμενα ηλεκτρικά φορτία και σε σώματα με μαγνητική ροπή, ανεξάρτητα από την κατάσταση της κίνησής τους. Το μαγνητικό πεδίο μπορεί να δημιουργηθεί από το ρεύμα των φορτισμένων σωματιδίων και τις μαγνητικές ροπές των ηλεκτρονίων στα άτομα. Επιπλέον, εμφανίζεται παρουσία μιας χρονικά μεταβαλλόμενης ηλεκτρικό πεδίο. Για να πραγματοποιήσω πειράματα με ένα σιδηρορευστό, χρειάζομαι έναν ηλεκτρομαγνήτη. (Παράρτημα 2)

ΗλεκτρομαγνήτηςΜια συσκευή που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα. Συνήθως, ένας ηλεκτρομαγνήτης αποτελείται από μια περιέλιξη και έναν σιδηρομαγνητικό πυρήνα, ο οποίος αποκτά τις ιδιότητες ενός μαγνήτη όταν το ρεύμα διέρχεται από την περιέλιξη.

Οι περιελίξεις των ηλεκτρομαγνητών είναι κατασκευασμένες από μονωμένο αλουμίνιο ή σύρμα χαλκού, αν και υπάρχουν και υπεραγώγιμοι ηλεκτρομαγνήτες. Οι μαγνητικοί πυρήνες κατασκευάζονται από μαλακά μαγνητικά υλικά - συνήθως από ηλεκτρικό ή υψηλής ποιότητας δομικό χάλυβα, χυτοσίδηρο και χυτοσίδηρο, κράματα σιδήρου-νικελίου και σιδήρου-κοβαλτίου.

Το σιδηρομαγνητικό ρευστό είναι ένα μοναδικό τεχνολογικά τεχνητά συνθετικό υλικό με ρευστές και μαγνητικά ελεγχόμενες ιδιότητες με ευρείες προοπτικές εφαρμογής στη μηχανική, την ιατρική και την οικολογία. Το μαγνητικό ρευστό έχει όλα τα πλεονεκτήματα ενός υγρού υλικού - χαμηλό συντελεστή τριβής σε επαφή με στερεό σώμα, ικανότητα διείσδυσης σε μικροόγκους, ικανότητα διαβροχής σχεδόν κάθε επιφάνειας κ.λπ. Ταυτόχρονα, η μαγνητική δυνατότητα ελέγχου του το μαγνητικό υγρό σάς επιτρέπει να το κρατάτε στη σωστή θέση της συσκευής υπό τη δράση ενός μαγνητικού πεδίου.

Για τα μαγνητικά ρευστά, πολλά χρήσιμες εφαρμογές: για στεγανοποίηση αξόνων και εμβόλων, για «αιώνια» λίπανση, για συλλογή λαδιού που χύνεται στο νερό, για εμπλουτισμό ορυκτών, για θεραπεία και διάγνωση πολλών ασθενειών, ακόμη και για άμεση μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε μηχανική.

Λόγω της μοναδικότητας των ιδιοτήτων τους, τα μαγνητικά ρευστά χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. (Παράρτημα 3)

Ηλεκτρονικές συσκευές:

Τα σιδηρορευστά χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία συσκευών στεγανοποίησης υγρών γύρω από περιστρεφόμενους άξονες σε σκληρούς δίσκους. Ο περιστρεφόμενος άξονας περιβάλλεται από έναν μαγνήτη, μια μικρή ποσότητα σιδηρορευστού τοποθετείται στο κενό μεταξύ του μαγνήτη και του άξονα, το οποίο συγκρατείται από την έλξη του μαγνήτη. Το υγρό σχηματίζει ένα φράγμα που εμποδίζει τα σωματίδια να εισέλθουν στον σκληρό δίσκο από το εξωτερικό.

Το Ferrofluid χρησιμοποιείται επίσης σε ορισμένα τουίτερ για την αφαίρεση της θερμότητας από το πηνίο φωνής. Συγκρατείται στο κενό γύρω από το πηνίο φωνής από ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, όντας ταυτόχρονα σε επαφή τόσο με τις μαγνητικές επιφάνειες όσο και με το πηνίο.

Συσκευές εκτύπωσης και σχεδίασης:

Υπάρχουν συσκευές εκτύπωσης και σχεδίασης που λειτουργούν με μαγνητικό ρευστό. Λίγο μαγνητικό ρευστό προστίθεται στο χρώμα και αυτό το χρώμα ψεκάζεται με ένα λεπτό ρεύμα πάνω στο χαρτί που τεντώνεται μπροστά του. Εάν ο πίδακας δεν εκτρέπεται από τίποτα, θα τραβηχτεί μια γραμμή. Αλλά οι ηλεκτρομαγνήτες τοποθετούνται στο δρόμο του ρεύματος, όπως οι ηλεκτρομαγνήτες εκτροπής ενός κινοσκόπιου τηλεόρασης. Ο ρόλος της ροής ηλεκτρονίων εδώ παίζεται από μια λεπτή σταγόνα χρώματος με ένα μαγνητικό ρευστό - οι ηλεκτρομαγνήτες το απορρίπτουν και τα γράμματα, τα γραφικά και τα σχέδια παραμένουν στο χαρτί.

Μηχανική:

Η χρήση μαγνητικού ρευστού για τη στεγανοποίηση περιστρεφόμενων αξόνων μπορεί να αυξήσει σημαντικά τον πόρο των μηχανισμών και να μειώσει το επίπεδο θορύβου. Σε ορισμένους μηχανισμούς, η χρήση σφραγίδων μαγνητικών ρευστών δεν έχει εναλλακτική, αφού έχουν απόλυτη στεγανότητα. Η διαρροή μέσω των σφραγίδων μαγνητικών ρευστών εξαλείφεται πλήρως. Χρησιμοποιείται ευρύτερα για τη σφράγιση και τη σφράγιση κενών μεταξύ κινούμενων μερών μηχανών.

Ένας τομέας εφαρμογής για μαγνητικά ρευστά είναι η χρήση τους ως μαγνητικά λιπαντικά. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των μαγνητικών υγρών έναντι των παραδοσιακών λιπαντικών; Το MF με βάση το λάδι μειώνει την τριβή κατά 20% πιο αποτελεσματικά από το ίδιο λάδι.

Η τριβή είναι ελάχιστη, καθώς η βάση του MF είναι το λάδι και το μέγεθος των στερεών σωματιδίων που περιέχονται σε αυτό είναι αρκετές τάξεις μεγέθους μικρότερο από την τραχύτητα των τέλεια γυαλισμένων εξαρτημάτων τριβής. Ένα επιπλέον πλεονέκτημα της χρήσης MF ως λιπαντικών είναι ότι τα σιδηρορευστά που συγκρατούνται από το μαγνητικό πεδίο δεν θα διαρρεύσουν έξω από τη μονάδα. Επιπλέον, τα μαγνητικά ρευστά θα εμποδίσουν ξένα μη μαγνητικά σωματίδια να εισέλθουν, για παράδειγμα, στα ρουλεμάν, επειδή. Τα MF υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου ωθούν προς τα έξω μη μαγνητικά υλικά.

« Η Ferrari "χρησιμοποιεί φερρορευστά σε ορισμένα μοντέλα αυτοκινήτων για να βελτιώσει τις δυνατότητες ανάρτησης. Υπό την επίδραση ενός ηλεκτρομαγνήτη ελεγχόμενου από υπολογιστή, η ανάρτηση μπορεί να γίνει αμέσως πιο σκληρή ή μαλακότερη.

Αμυντική βιομηχανία:

Η Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ εισήγαγε μια επικάλυψη απορρόφησης ραντάρ με βάση σιδηρορευστό. Μειώνοντας την ανάκλαση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, συμβάλλει στη μείωση της αποτελεσματικής περιοχής σκέδασης του αεροσκάφους.

Αεροδιαστημική βιομηχανία:

Η NASA πειραματίζεται με τη χρήση ενός φερρορευστού σε έναν κλειστό δακτύλιο ως βάση για ένα σύστημα σταθεροποίησης διαστημικού σκάφους στο διάστημα. Το μαγνητικό πεδίο δρα στο σιδηρορευστό στον δακτύλιο, αλλάζοντας τη γωνιακή ορμή και επηρεάζοντας την περιστροφή του πλοίου.

Μεταλλευτική βιομηχανία:

Το μαγνητικό υγρό έχει ένα άλλο καταπληκτικό, πραγματικά μοναδική ιδιοκτησία. Σε αυτό, όπως σε κάθε υγρό, επιπλέουν λιγότερο πυκνά σώματα και σώματα πιο πυκνά από το ίδιο βυθίζονται. Αλλά αν εφαρμόσετε ένα μαγνητικό πεδίο σε αυτό, τότε τα πνιγμένα σώματα αρχίζουν να επιπλέουν. Επιπλέον, όσο ισχυρότερο είναι το πεδίο, τόσο πιο βαριά σώματα ανεβαίνουν στην επιφάνεια. Εφαρμόζοντας ένα μαγνητικό πεδίο διαφορετικής έντασης, είναι δυνατό να κάνουμε τα σώματα να επιπλέουν με μερικά δεδομένης πυκνότητας. Αυτή η ιδιότητα του μαγνητικού ρευστού χρησιμοποιείται τώρα για τον εμπλουτισμό του μεταλλεύματος. Πνίγεται σε ένα μαγνητικό ρευστό και στη συνέχεια, με ένα αυξανόμενο μαγνητικό πεδίο, ο κενός βράχος αναγκάζεται να επιπλέει και στη συνέχεια βαριά κομμάτια μεταλλεύματος.

Το φάρμακο:

Τα αντικαρκινικά φάρμακα, για παράδειγμα, είναι επιβλαβή για τα υγιή κύτταρα. Αν όμως αναμειχθούν με ένα μαγνητικό υγρό και εγχυθούν στο αίμα και τοποθετηθεί ένας μαγνήτης κοντά στον όγκο, το μαγνητικό υγρό και μαζί του το φάρμακο συγκεντρώνονται στην πληγείσα περιοχή χωρίς να βλάψουν ολόκληρο το σώμα. Τα ένζυμα μπορούν επίσης να μετακινηθούν στο σώμα.

Τα μαγνητικά κολλοειδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σκιαγραφικά για ακτινοσκόπηση. Συνήθως σε ακτινοσκόπηση γαστρεντερικός σωλήναςχρησιμοποιήστε χυλό με βάση το θειικό βάριο. Αν λάβουμε υπόψη ότι τα κολλοειδή σωματίδια φερρίτη απορροφούν ενεργά τις ακτίνες Χ, τότε μπορούμε να μιλήσουμε για τη χρήση μαγνητικών υγρών ως ακτινοσκιερών ουσιών για τη διάγνωση κοίλων οργάνων. Όλες οι διαδικασίες είναι πολύ απλοποιημένες. Επιπλέον, είναι γνωστές προτάσεις για τη χρήση του MF ως ελεγχόμενης ακτινοσκιερής ουσίας για τη μελέτη της ταχύτητας κίνησης του αίματος.

Τα μαγνητικά υγρά μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη χειρουργική επέμβαση. Εάν τοποθετηθεί ένας μόνιμος μαγνήτης στο σημείο που ο χειρουργός πρόκειται να κάνει την τομή, τότε ένα βύσμα μαγνητικού υγρού που εγχέεται σε φλέβα ή αρτηρία με σύριγγα θα εμποδίσει τη ροή του αίματος μετά την τομή.

Τα μαγνητικά ελεγχόμενα σωματίδια μαγνητίτη χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία του καρκίνου. Αυτή η μέθοδος θεραπείας υπερθερμία) βασίζεται στο γεγονός ότι τα σωματίδια μαγνητίτη θερμαίνονται υπό την επίδραση ενός εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου, αναστέλλοντας την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων. . (Παράρτημα 4)

Οικολογία:

Μεγάλο ενδιαφέρον για τους ερευνητές είναι η δυνατότητα καθαρισμού των λυμάτων από προϊόντα πετρελαίου με τη χρήση μαγνητικών ρευστών. Η διαδικασία βασίζεται στην αρχή της μαγνήτισης των προϊόντων πετρελαίου με την προσθήκη μαγνητικού ρευστού στα λύματα και τον επακόλουθο διαχωρισμό των μαγνητισμένων προϊόντων πετρελαίου με ειδικά μαγνητικά συστήματα.

Το μαγνητικό υγρό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συλλογή διαφόρων προϊόντων πετρελαίου στην επιφάνεια των θαλασσών, των ωκεανών, των λιμνών. Συμβαίνει συχνά ένα άτομο να μην είναι σε θέση να αποτρέψει τη ρύπανση από πετρέλαιο της επιφάνειας του νερού, για παράδειγμα, σε περίπτωση ατυχήματος πετρελαιοφόρου, όταν ένα τεράστιο σημείο καλύπτει πολλά τετραγωνικά χιλιόμετρα της θάλασσας, μολύνοντας τα πάντα γύρω. Ο καθαρισμός του νερού από τέτοιους ρύπους είναι μια πολύ δύσκολη, μακρά και όχι πάντα εφικτή εργασία. Αλλά και εδώ το μαγνητικό ρευστό βοηθά. Μια μικρή ποσότητα μαγνητικού υγρού ψεκάζεται πάνω στη χυμένη κηλίδα από ένα ελικόπτερο, η οποία διαλύεται γρήγορα στην πετρελαιοκηλίδα, στη συνέχεια ισχυροί μαγνήτες βυθίζονται στο νερό και η κηλίδα αρχίζει να συρρικνώνεται σε ένα σημείο, εδώ αντλείται από αντλίες . Το νερό γίνεται ξανά καθαρό.

Συμπεράσματα:

Το Ferrofluid είναι ένα πολύ ενδιαφέρον αντικείμενο για πειράματα και έρευνα.

Νομίζω ότι τα πειράματα με τη χειραγώγηση του σιδηρορευστού είναι αρκετά σχετικά και ενδιαφέροντα, γιατί οι περίεργες μορφές που παίρνει προκαλούν το ενδιαφέρον και την περιέργεια. Επιπλέον, αυτό το υγρό μπορεί να μας δείξει ξεκάθαρα τη δράση ενός μαγνητικού πεδίου.

Ήδη, το ferrofluid χρησιμοποιείται ενεργά σε πολλούς τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας, οι τομείς εφαρμογής του συνεχίζονται και θα συνεχίσουν να επεκτείνονται.

Πρακτικό μέρος

Προετοιμασία για το πείραμα

Αφού σκέφτηκα τη μελλοντική εργασία, μπόρεσα να χωρίσω το πρακτικό μέρος της έρευνάς μου σε 5 κύρια στάδια:

Συλλογή των απαραίτητων πληροφοριών σχετικά με την επερχόμενη εμπειρία (ασφάλεια, οδηγίες κατασκευής κ.λπ.)

Κατασκευή ηλεκτρομαγνήτη.

Παρασκευή φερρορευστού.

Διεξαγωγή πειράματος.

Περιγραφή της εμπειρίας (λήψη φωτογραφιών κ.λπ.)

Για να βρω τον βέλτιστο τρόπο λειτουργίας του ηλεκτρομαγνήτη, χρειάζομαι ένα τροφοδοτικό με ρυθμιζόμενη ισχύ. Ταυτόχρονα, είναι σημαντικό ο μαγνήτης να λειτουργεί ταυτόχρονα στο όριο των δυνατοτήτων του και να μην καίγεται από υπερθέρμανση.

Κατασκευή ηλεκτρομαγνήτη:

Για να φτιάξω έναν ηλεκτρομαγνήτη χρειάστηκα:

Σιδερένιος πυρήνας.

Χάλκινο σύρμα.

Δύο καλώδια.

μονωτική ουσία.

Αρχικά, απομονώνουμε τον πυρήνα του μελλοντικού ηλεκτρομαγνήτη για να αποφύγουμε βραχυκυκλώματα. Στην περίπτωσή μας, θα είναι ένα σιδερένιο μπουλόνι.

Τυλίγουμε το μονωμένο χάλκινο σύρμα στο μπουλόνι. Χρησιμοποίησα ένα ηλεκτρικό τρυπάνι για αυτό. Πριν αρχίσουμε να τυλίγουμε το σύρμα, βγάζουμε το ελεύθερο άκρο του για να συνδεθούμε σε αυτό και τυλίγουμε το δεύτερο πάνω στο μπουλόνι.

Απομονώνουμε εντελώς τον μαγνήτη και βγάζουμε το δεύτερο άκρο προς τα έξω. Ο ηλεκτρομαγνήτης είναι έτοιμος.(Παράρτημα 5)

Στο μέλλον, συνδέοντας τον μαγνήτη στο τροφοδοτικό, θα μπορούμε να ελέγχουμε την ισχύ του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στο σιδηρορευστό.

Παρασκευή φερρορευστού:

Για να παρασκευάσω ένα ferrofluid χρειάστηκα:

Τόνερ για εκτυπωτή λέιζερ ή προγραμματιστή, (είναι επιθυμητό τα σωματίδια υλικού με μαγνητικές ιδιότητες σε αυτό να είναι όσο το δυνατόν μικρότερα).

Λάδι μηχανής.

Πρέπει να θυμόμαστε ότι ο προγραμματιστής γραφίτη λερώνεται πολύ εύκολα, επομένως πρέπει να τον χειρίζεστε με εξαιρετική προσοχή.

Ρίξτε το developer σε ένα δοχείο ανάμειξης.

Ρίξτε λάδι μηχανής στο δοχείο.

Τα συστατικά πρέπει να αναμειχθούν μέχρι να γίνει η ξινή κρέμα. Το ferrofluid είναι έτοιμο.(Παράρτημα 6)

Διεξαγωγή πειράματος

Αφού ολοκληρώσουμε όλες τις προετοιμασίες, μπορούμε να προχωρήσουμε στο πείραμα.

Μόλις έφερα έναν μόνιμο μαγνήτη στο ferrofluid, άρχισε αμέσως να πολώνεται και να παίρνει διάφορες μορφές. (Παράρτημα 7)

Αφού πειστούμε ότι το κατασκευασμένο σιδηρορευστό λειτουργεί, μπορώ να χρησιμοποιήσω έναν ηλεκτρομαγνήτη για τα πειράματά μου.

Με τη βοήθεια ενός τροφοδοτικού με ρυθμιζόμενη ισχύ, μπόρεσα να επιλέξω την απαραίτητη τάση ώστε ο ηλεκτρομαγνήτης να δουλέψει στο όριο των δυνατοτήτων του και να μην υπερθερμανθεί, για τον ηλεκτρομαγνήτη μου αυτή η τάση δεν είναι μεγαλύτερη από 30 V.

Έχοντας φτιάξει τον ηλεκτρομαγνήτη, προχώρησα σε μια λεπτομερή εξέταση της διαδικασίας.

Σε μια ειδική, προπαρασκευασμένη πλατφόρμα στον ηλεκτρομαγνήτη, τοποθέτησα μια σταγόνα σιδηρομαγνητικού υγρού.

Ενεργοποιώντας τον ηλεκτρομαγνήτη, παρατηρούμε εκπληκτικές μεταμορφώσεις του σιδηρορευστού υπό την επίδραση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.

Παρατηρούμε πώς σε κλάσματα δευτερολέπτου το υγρό απέκτησε την κατάσταση στερεού, χωρίς καμία μηχανική δράση.

Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι όταν σβήσει ο ηλεκτρομαγνήτης, το σιδηρορευστό επιστρέφει στην προηγούμενη κατάστασή του. (Παράρτημα 8)

Επαναλαμβάνοντας ένα τέτοιο πείραμα, μπορεί κανείς για άλλη μια φορά να πειστεί ότι το φερρορευστό αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια με μαγνητικές ιδιότητες. Το ίδιο μπορεί να φανεί και στην επιφάνεια ενός μαγνήτη εάν κινείται σε άμμο ή χώμα.

Μετά τα πειράματα, δεν ήθελα να σταματήσω εκεί, ήθελα να εξετάσω αυτή τη διαδικασία ακόμη πιο κοντά, με περισσότερες λεπτομέρειες. Για αυτό χρησιμοποιώ ψηφιακό μικροσκόπιο. Ελπίζω να έχω πλάνα από ένα σιδηρορευστό που θα μεγεθύνεται πολλές φορές υπό την επίδραση ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.

Εξέτασα στο μικροσκόπιο ένα φερρορευστό σε «ήρεμη» κατάσταση και υπό την επίδραση ηλεκτρομαγνήτη. (Παράρτημα 9)

συμπέρασμα

Ως αποτέλεσμα της δουλειάς μου, έλαβα ένα σιδηρορευστό, έφτιαξα έναν ηλεκτρομαγνήτη από αυτοσχέδια υλικά για να παρατηρήσω την επίδρασή του σε ένα μαγνητικό ρευστό και παρατήρησα τις αλλαγές που δέχεται ένα φερρορευστό υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου. Έμαθα ότι το ferrofluid έχει εκπληκτικές ιδιότητες και χρησιμοποιείται ήδη ευρέως σε διάφορους τομείς της επιστήμης, της τεχνολογίας, της ιατρικής και μπορεί να έχει ακόμη περισσότερες εφαρμογές στο μέλλον.

Βιβλιογραφία

Brook E.T., Fertman V.E. «Σκαντζόχοιρος» σε ποτήρι. Μαγνητικά υλικά: από στερεά σε υγρά. - Μινσκ, Ανώτατο Σχολείο, 1983.

Avdeev M.V., Aksenov V.L. Σκέδαση νετρονίων μικρής γωνίας σε δομικές μελέτες μαγνητικών ρευστών / UFN. – 2010.- Τ. 180.- Σ. 1009-1034.

Εφαρμογή

Συνημμένο 1Παράρτημα 4

Υπερθερμία

Παράρτημα 5

Για ευκολότερη και ταχύτερη περιέλιξη του σύρματος στον ηλεκτρομαγνήτη, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ηλεκτρικό τρυπάνι.

Π



Παράρτημα 6

Π

Παράρτημα 7

Οι παρακάτω φωτογραφίες, υπό την επίδραση ενός στρογγυλού μόνιμου μαγνήτη, δείχνουν το σιδηρομαγνητικό ρευστό που έφτιαξα και το τεχνικό.

Π

Παράρτημα 8

Ρύθμιση πειράματος

Παράρτημα 9

Belonogova S.A. (Καλίνινγκραντ, γυμνάσιο MAOU Νο. 19)

1. Viktorova L. Πώς να φτιάξετε ferrofluid στο σπίτι; // Νιζ. - 2015. - Αρ. 12. – https://www.hij.ru/read/issues/2015/december/5750/.

2. Senatskaya I., Bayburtsky F. Μαγνητικό υγρό // Επιστήμη και ζωή. – https://www.nkj.ru/archive/articles/4971/.

3. Ferrofluid. – https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD% D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B6%D0%B8%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1% 8C.

4. Ferrofluid - τι είναι και πώς να φτιάξετε μόνοι σας ένα ferrofluid. – http://www.sciencedebate2008.com/ferrofluid/.

Στόχος:παρασκευάστε ένα σιδηρορευστό και μελετήστε τις ιδιότητές του.

Καθήκοντα:

1. Μάθετε για το ferrofluid (ένας τύπος μη νευτώνειου υγρού).

2. Προετοιμάστε το ferrofluid.

3. Διεξαγωγή πειραμάτων για τη μελέτη των ιδιοτήτων του.

4. Μάθετε την εφαρμογή του.

5. Εξάγετε συμπεράσματα.

6. Παρουσιάστε τα αποτελέσματα.

Υπόθεση:στο σπίτι, μπορείτε να προετοιμάσετε ένα φερρορευστό και να μελετήσετε τις ιδιότητές του.

Εύρος αποτελεσμάτων: συμμετοχή σε ερευνητικούς διαγωνισμούς

Συνάφεια:Ο μαγνητισμός είναι ένα φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο τα υλικά ασκούν ελκτική ή απωστική δύναμη σε άλλα υλικά σε απόσταση. Ο πλανήτης Γη έχει δύο μαγνητικούς πόλους και το δικό του μαγνητικό πεδίο. Οι μαγνήτες είναι ένα σημαντικό μέρος της ζωής μας Καθημερινή ζωή. Οι μαγνήτες είναι απαραίτητα εξαρτήματα σε συσκευές όπως ηλεκτρικοί κινητήρες, ηχεία, υπολογιστές, συσκευές αναπαραγωγής CD, φούρνοι μικροκυμάτων και, φυσικά, αυτοκίνητα. Οι μαγνήτες χρησιμοποιούνται σε αισθητήρες, όργανα, εξοπλισμό κατασκευής, επιστημονική έρευνα. Το Ferrofluid είναι ένας τύπος μη νευτώνειου ρευστού. Αυτό είναι ένα τεχνητά δημιουργημένο υγρό. Αυτό το υγρό αλλάζει ιδιότητες υπό ορισμένες συνθήκες που μπορεί να ελέγξει ένα άτομο.

1. Θεωρητικό μέρος

Τα μαγνητικά υγρά είναι ένα μοναδικό τεχνολογικά τεχνητά συνθετικό υλικό με ρευστές και μαγνητικά ελεγχόμενες ιδιότητες.

Το Ferrofluid επινοήθηκε το 1963 από τον υπάλληλο της NASA, Steve Papell. Το έλυσε τελείως μια συγκεκριμένη εργασία: πώς να κάνετε το υγρό στη δεξαμενή καυσίμου του πυραύλου να πλησιάσει την τρύπα από την οποία η αντλία αντλούσε καύσιμο στον θάλαμο καύσης με μηδενική βαρύτητα. Τότε ήταν που ο Papel βρήκε μια μη τετριμμένη λύση - να προσθέσει κάποιο είδος μαγνητικής ουσίας στο καύσιμο για να ελέγξει την κίνηση του καυσίμου στη δεξαμενή με τη βοήθεια ενός εξωτερικού μαγνήτη. Έτσι γεννήθηκε το ferrofluid.

Η ελάχιστη σύνθεση ενός σιδηρορευστού είναι: ένας σιδηρομαγνήτης (για παράδειγμα, μικρά σωματίδια ενός μαγνητικού μετάλλου) και ένας διαλύτης (για παράδειγμα, διάφορα έλαια). Αλλά ένα τέτοιο υγρό θα κατακαθίσει. Για να μην συμβεί αυτό, είναι απαραίτητο να προσθέσετε έναν τροποποιητή επιφάνειας (μια ουσία που εμποδίζει τον σιδηρομαγνήτη να κολλήσει μεταξύ τους, όπως το κιτρικό οξύ). Τα σιδηρομαγνητικά ρευστά μελετώνται από τον κλάδο της επιστήμης της κολλοειδούς χημείας.

Το μαγνητικό ρευστό έχει όλα τα πλεονεκτήματα ενός υγρού υλικού - χαμηλό συντελεστή τριβής σε επαφή με στερεό σώμα, ικανότητα διείσδυσης σε μικροόγκους, ικανότητα διαβροχής σχεδόν κάθε επιφάνειας κ.λπ. Ταυτόχρονα, η μαγνητική δυνατότητα ελέγχου του το μαγνητικό υγρό σάς επιτρέπει να το κρατάτε στη σωστή θέση της συσκευής υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου.

2. Πρακτικό μέρος

Στο πρακτικό μέρος της εργασίας, προσπάθησα να φτιάξω ένα φερρορευστό και να δω πώς αλλάζει παρουσία μαγνήτη.

2.1. Υλικά και εργαλεία

Σκόνη γραφίτη, προγραμματιστής, ρινίσματα σιδήρου, μαγνητική σκόνη.

Λάδι μηχανής, ηλιέλαιο?

Οξύ λεμονιού;

Μαγνήτες νεοδυμίου: από συμβατικό σκληρό δίσκο για υπολογιστή, από ηχείο ήχου, μαγνήτης δακτυλίου νεοδυμίου που αγοράστηκε από εξειδικευμένο κατάστημα.

Μπουκάλι, χωνί, διαφορετικές επιφάνειες, πλαστική σακούλα, γάντια, ραβδί.

Σημειωματάριο, στυλό, κάμερα, φορητός υπολογιστής.

2.2. Πείραμα Νο. 1. Λήψη φερρορευστού από σκόνη γραφίτη και λάδι μηχανής

Υπάρχουν πολλοί ιστότοποι στο Διαδίκτυο που περιγράφουν μια μέθοδο παραγωγής σιδηρορευστού από σκόνη γραφίτη και λάδι μηχανής σε αναλογία 1/3 της σκόνης τόνερ, του υπόλοιπου λαδιού μηχανής. Πήρα σκόνη τόνερ λέιζερ αδελφού και λάδι μηχανής. Αναμειγνύεται σε πλαστικό μπουκάλι. Μετά την ανάμειξη, κράτησα τον μαγνήτη και δεν έγινε τίποτα. Το υγρό βγήκε, αλλά δεν είχε μαγνητικές ιδιότητες. Εάν το υγρό είχε μαγνητικές ιδιότητες, θα στερεοποιηθεί και θα άλλαζε σχήμα όταν ο μαγνήτης κινείται. Η εμπειρία κατέληξε σε αποτυχία.

2.3. Εμπειρία Νο. 2. Λήψη φερρορευστού από σκόνη γραφίτη, λάδι ανάπτυξης και μηχανής

Από την πρώτη εμπειρία, κατέληξα στο συμπέρασμα ότι το τόνερ που χρησιμοποιήθηκε δεν είναι σιδηρομαγνήτης. Στους σύγχρονους εκτυπωτές λέιζερ, χρησιμοποιείται ένας προγραμματιστής για να μαγνητίζει το μελάνι - μια ειδική μαγνητική σκόνη. Στο υγρό που ελήφθη στο πρώτο πείραμα, πρόσθεσα το ένα τρίτο του όγκου του προγραμματιστή. Όταν σήκωσα τον μαγνήτη, το υγρό σχημάτισε ένα σχεδόν ανεπαίσθητο ανάχωμα και δεν στερεοποιήθηκε. Το αποτέλεσμα ήταν ένα υγρό με ασθενείς σιδηρομαγνητικές ιδιότητες. Η εμπειρία κατέληξε σε αποτυχία.

2.4 Πείραμα Νο. 3. Λήψη φερρορευστού από ρινίσματα σιδήρου και λάδι μηχανής

Μετά τα δύο πρώτα αποτυχημένα πειράματα, σκέφτηκα τη δύναμη του μαγνήτη. Με τη βοήθεια του οποίου ελέγχω την παρουσία μαγνητικών ιδιοτήτων. Για να δοκιμάσω το υγρό, χρησιμοποίησα δύο μαγνήτες: έναν μαγνήτη από ένα ηχείο ήχου και έναν μαγνήτη νεοδυμίου από έναν σκληρό δίσκο που δεν λειτουργεί πλέον για υπολογιστή (HDD). Για να βεβαιωθώ ότι το σιδηρομαγνητικό ρευστό δεν λαμβάνεται λόγω των ιδιοτήτων του σιδηρομαγνήτη στο ρευστό και όχι του μαγνήτη, πρόσθεσα συνηθισμένα ρινίσματα σιδήρου (απόβλητα από την εργασία σε μια μηχανή πάγκου) στο διάλυμα που προκύπτει. Ο μαγνήτης τράβηξε όλα τα σιδερένια στοιχεία του υγρού στον τοίχο! Έχουν εμφανιστεί μαγνητικές ιδιότητες, αλλά ό,τι έχω αναμείξει δύσκολα μπορεί να ονομαστεί υγρό. Το πείραμα κατέληξε πάλι σε αποτυχία.

2.5. Εμπειρία Νο. 4. Λήψη φερρορευστού από μαγνητική σκόνη και ηλιέλαιο

Έτσι, για να αποκτήσετε ένα σιδηρομαγνητικό ρευστό, χρειάζεστε έναν καλό σιδηρομαγνήτη! Στο εξειδικευμένο κατάστημα "World of magnets" αγόρασα μια ειδική μαγνητική σκόνη σιδήρου για πειράματα.

2.6. Εμπειρία Νο. 5. Λήψη φερρορευστού από μαγνητική σκόνη, κιτρικό οξύ και ηλιέλαιο

Για να μην αποκολληθεί το σιδηρομαγνητικό ρευστό, προστίθεται σε αυτό ένα επιφανειοδραστικό (επιφανειοδραστικό). Ως επιφανειοδραστικό, επέλεξα το κιτρικό οξύ.

2.7. Πείραμα Νο. 6. Μελέτη των ιδιοτήτων ενός σιδηρορευστού. Δυνατότητα ελέγχου μαγνήτη

Για να μελετήσω τις ιδιότητες του υγρού που προέκυψε, χρησιμοποίησα έναν μαγνήτη νεοδυμίου.

2.8. Πείραμα Νο. 7. Μελέτη των ιδιοτήτων ενός σιδηρορευστού. Δυνατότητα διείσδυσης σε μικροόγκους (μπλοκάρισμα της οπής)

Στο τελευταίο πείραμα, προσπαθούσα να καταλάβω πώς να κλείσω τις τρύπες διαρροής με έναν εξωτερικό μαγνήτη. Για να γίνει αυτό, έβαλα πρώτα το υγρό μου σε μια πλαστική φιάλη με μια μεγάλη τρύπα στο κάτω μέρος. Μετά έφερε τον μαγνήτη στον τοίχο δίπλα στην τρύπα και σήκωσε τη φιάλη. Το υγρό που σκληρύνθηκε από τη δράση του μαγνήτη εμπόδισε το υπόλοιπο υγρό μέρος να ρέει έξω. Μόλις αφαίρεσα τον μαγνήτη, όλα κυλούσαν έξω από τη φιάλη.

3. Πρακτική εφαρμογή

1. Εφαρμογή φερρορευστών:

2. Με βάση το σιδηρομαγνητικό ρευστό κατασκευάζονται επιστρώσεις που απορροφούν τα ραντάρ για αεροσκάφη.

3. Οι δημιουργοί της διάσημης Ferrari χρησιμοποιούν μαγνητορεολογικό υγρό στην ανάρτηση ενός αυτοκινήτου: χειρίζοντας έναν μαγνήτη, ο οδηγός μπορεί να κάνει την ανάρτηση πιο άκαμπτη ή μαλακή ανά πάσα στιγμή.

4. Το Ferrofluid χρησιμοποιείται σε ορισμένα τουίτερ για την αφαίρεση της θερμότητας από το πηνίο φωνής. Ταυτόχρονα, λειτουργεί ως μηχανικό σιγαστήρα, καταστέλλοντας τον ανεπιθύμητο συντονισμό. Το σιδηρορευστό συγκρατείται στο κενό γύρω από το πηνίο φωνής από ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, ενώ βρίσκεται σε επαφή τόσο με τις μαγνητικές επιφάνειες όσο και με το πηνίο ταυτόχρονα.

5. Τα σιδηρορευστά έχουν πολλές εφαρμογές στην οπτική λόγω των διαθλαστικών ιδιοτήτων τους. Μεταξύ αυτών των εφαρμογών είναι η μέτρηση του ειδικού ιξώδους ενός υγρού που τοποθετείται μεταξύ ενός πολωτή και ενός αναλυτή, που φωτίζεται από ένα λέιζερ νέον ηλίου.

6. Ως λειτουργικό ρευστό σε αισθητήρες κλίσης και επιταχυνσιόμετρα.

7. Σε μαγνητικούς διαχωριστές για διαχωρισμό και διαχωρισμό υλικών με διαφορετικές πυκνότητες. Το μαγνητικό υγρό έχει μια άλλη εκπληκτική, πραγματικά μοναδική ιδιότητα. Σε αυτό, όπως σε κάθε υγρό, επιπλέουν λιγότερο πυκνά σώματα και σώματα πιο πυκνά από το ίδιο βυθίζονται. Αλλά αν εφαρμόσετε ένα μαγνητικό πεδίο σε αυτό, τότε τα πνιγμένα σώματα αρχίζουν να επιπλέουν. Επιπλέον, όσο ισχυρότερο είναι το πεδίο, τόσο πιο βαριά σώματα ανεβαίνουν στην επιφάνεια. Εφαρμόζοντας ένα μαγνητικό πεδίο διαφορετικής έντασης, είναι δυνατό να κάνουμε σώματα να επιπλέουν με κάποια δεδομένη πυκνότητα. Αυτή η ιδιότητα του μαγνητικού ρευστού χρησιμοποιείται τώρα για τον εμπλουτισμό του μεταλλεύματος. Πνίγεται σε ένα μαγνητικό ρευστό και στη συνέχεια, με ένα αυξανόμενο μαγνητικό πεδίο, ο κενός βράχος αναγκάζεται να επιπλέει και στη συνέχεια βαριά κομμάτια μεταλλεύματος. Για παράδειγμα, για να διαχωρίσετε το χρυσό και το συμπύκνωμα.

8. Για τον καθαρισμό επιφανειών νερού από προϊόντα πετρελαίου σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης διαρροών και καταστροφών.

9. Συσκευές εκτύπωσης και σχεδίασης. Υπάρχουν συσκευές εκτύπωσης και σχεδίασης που λειτουργούν με μαγνητικό ρευστό. Λίγο μαγνητικό ρευστό προστίθεται στο χρώμα και αυτό το χρώμα ψεκάζεται με ένα λεπτό ρεύμα πάνω στο χαρτί που τεντώνεται μπροστά του. Εάν ο πίδακας δεν εκτρέπεται από τίποτα, θα τραβηχτεί μια γραμμή. Αλλά οι ηλεκτρομαγνήτες τοποθετούνται στο δρόμο του ρεύματος, όπως οι ηλεκτρομαγνήτες εκτροπής ενός κινοσκόπιου τηλεόρασης. Ο ρόλος της ροής ηλεκτρονίων εδώ παίζεται από μια λεπτή σταγόνα χρώματος με ένα μαγνητικό ρευστό - οι ηλεκτρομαγνήτες το απορρίπτουν και τα γράμματα, τα γραφικά και τα σχέδια παραμένουν σε χαρτί.

συμπέρασμα

Στο σπίτι, μπορείτε να προετοιμάσετε ένα φερρορευστό και να μελετήσετε τις ιδιότητές του.

Η επιτυχία των πειραμάτων εξαρτάται από την ισχύ του μαγνήτη και την ποιότητα του σιδηρομαγνήτη. Εάν χρησιμοποιείτε σκόνη γραφίτη ή προγραμματιστή εκτυπωτή, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι περιέχει μαγνητική σκόνη.

Με τη βοήθεια ενός μαγνήτη, μπορείτε να δείτε μερικές από τις ιδιότητες ενός σιδηρορευστού και να καταλάβετε πώς λειτουργούν διαφορετικοί μηχανισμοί.

Βιβλιογραφικός σύνδεσμος

Στις αρχές της δεκαετίας του ενενήντα του περασμένου αιώνα, η ταινία "Terminator 2" κυκλοφόρησε στις οθόνες των κινηματογράφων. Όλοι οι θεατές έμειναν έκπληκτοι από την ικανότητα του ιξώδους μεταλλικού δολοφόνου cyborg, τον οποίο υποδύεται ο Robert Patrick, να παίρνει μια ποικιλία μορφών.

Στη συνέχεια, θαυμάζοντας το επαγγελματικά κατασκευασμένο animation υπολογιστή, δεν σκεφτήκαμε το γεγονός ότι το αποτέλεσμα των φανταστικών μεταμορφώσεων ενός δολοφόνου cyborg μπορεί να προσομοιωθεί σε πραγματικές συνθήκες.

Το Ferrofluid είναι το υλικό που σας επιτρέπει να βλέπετε κινούμενες γλυπτικές συνθέσεις. Όλες οι ουσίες μπορούν να έλκονται ή να απωθούνται από την κλασική. Όμως η αντίδραση των περισσότερων από αυτούς είναι τόσο αδύναμη που μπορεί να εντοπιστεί μόνο από ειδικά όργανα. Θα ήταν υπέροχο αν ήταν δυνατό να αυξηθούν τα υλικά χωρίς να καταστραφεί η δομή τους και να αλλάξουν ριζικά οι αρχικές τους ιδιότητες.

Όλα άλλαξαν όταν επενέβησαν χημικοί και δημιούργησαν σιδηρομαγνητικά ρευστά με καλή ρευστότητα. Κατάφεραν να πάρουν τα μικρότερα μαγνητικά σωματίδια που εισήχθησαν σε υγρά και όταν εκτέθηκαν σε μαγνητικό πεδίο, δεν συσσωρεύτηκαν και δεν καθιζάνανε, αλλά έκαναν το υγρό «στερεό».

Το Ferrofluid είναι μια κολλοειδής διασπορά πολύ μικρών σωματιδίων, σταθεροποιημένη σε υδατικό ή υδρογονανθρακικό μέσο, ​​που υποστηρίζεται από επιφανειοδραστικά. Τέτοια υγρά είναι σταθερά για αρκετά χρόνια και εξακολουθούν να έχουν καλή ρευστότητα σε συνδυασμό με μαγνητικές ιδιότητες.

Το Ferrofluid μπορεί να ληφθεί με πολλούς τρόπους. Η διαδικασία είναι αρκετά απλή και αποτελείται από δύο στάδια. Πρώτον, είναι απαραίτητο να ληφθούν μαγνητικά σωματίδια με μεγέθη κοντά στα κολλοειδή. Και ήδη περαιτέρω - για να τα σταθεροποιήσετε σε υγρή βάση.

Το θέμα της δυνατότητας πρακτικής εφαρμογής τέτοιων υγρών παραμένει πολύ επίκαιρο για τους ερευνητές. Τα τελευταία χρόνια ασχολούνται με την επεξεργασία των λυμάτων με τέτοια υγρά από προϊόντα πετρελαίου. Η αρχή αυτής της διαδικασίας είναι η μαγνήτιση των προϊόντων πετρελαίου με την εισαγωγή μαγνητικών ρευστών λύματα. Και στη συνέχεια τα μαγνητισμένα προϊόντα πετρελαίου διαχωρίζονται με ειδικά συστήματα.

Το σιδηρομαγνητικό υγρό θα βρει την εφαρμογή του στην ιατρική. Για παράδειγμα, τα αντικαρκινικά φάρμακα βλάπτουν τα υγιή κύτταρα. Αλλά αν αναμίξετε φάρμακα με ένα τέτοιο υγρό και εγχύσετε τον ασθενή στο αίμα και βάλετε έναν μαγνήτη κοντά στον όγκο, τότε το μείγμα θα συγκεντρωθεί στη σωστή θέση και δεν θα βλάψει ολόκληρο το σώμα.

Και εδώ είναι ένα άλλο παράδειγμα. Οι εταιρείες που παράγουν τα αμορτισέρ τους ρίχνουν φερρορευστά. Ένας ηλεκτρομαγνήτης που συνδέεται με αυτά κάνει αμέσως το υγρό παχύρρευστο ή ρευστό. Έτσι, ρυθμίζεται η ανάρτηση του αυτοκινήτου.

Τέτοια υγρά έχουν επίσης περίεργες ιδιότητες. Εάν ένα ηχητικό κύμα περάσει μέσα από ένα μαγνητισμένο υγρό, τότε μια ηλεκτρική κινητήρια δύναμη δημιουργείται σε ένα κοντινό. Και επιπλέον. Εάν προστεθεί μαγνητικό υγρό στο διάλυμα για σαπουνόφουσκες, θα έχετε μια μαγευτική απόδοση.