Ферромагнитная жидкость

Первый способ получения магнитной жидкости:

Изготовить своими руками жидкость, реагирующую на магнитное поле, по силам практически каждому — без каких-либо реактивов и всего за несколько минут. Конечно, качество её существенно хуже, чем у полученной химическим пу­тём. В частности, консистенция продукта получается такой, что его скорее мож­но назвать не «жидкостью», а «жижей». Да и время осаждения магнитных частиц достаточно мало — обычно от нескольких секунд до нескольких минут. Зато ника­кой химии и экзотических технологий, лишь просеивание и смешивание. Для того, чтобы сделать «магнитную жижу», требуется всего лишь на­брать необходимое количество мелких стальных опилок. Чем мельче, тем лучше, поэтому наиболее подходящей является стальная пыль, остающаяся после работы «болгарки» или точила.

Пыль собирается магнитом (не слишком сильным — не столько для предотвращения большого остаточного намагничивания, сколько для того, чтобы железные опилки не так интенсивно стремились к нему и увлекали с собой поменьше немагнитной пыли).

Затем для отсева грязи и крупных фракций собранно её можно просеять через ткань на газете. Чем плотнее ткань, тем мельче будет просеянная пыль, но тем дольше придётся трясти мешо­чек.

Ещё раз подчеркну —  стальные частички должны быть как можно мельче. Для по­лучения мелкой стальной пыли следует использовать мелкозернистый (доводочный) точильный круг. В качестве ориентира можно предложить следующее — при рассмотрении невооружённым глазом нельзя определить форму пылинок, на белой бу­маге они выглядят мельчайшими точками. Если форма опилок хорошо различима (при нормальном зрении обычно это соответствует размерам от 0.1-0.3 мм и больше), то такие опилки слишком крупны, они очень быстро осядут и будут практически неподвижными!

Рисунок №1 — Железные опилки и магнит

Отобранная стальная пыль заливается жидкостью, хорошо смачивающей металл. Это может быть обычная вода — желательно, насыщенная поверхностно-активными веществами, то есть мылом или другим моющим средством (пенообразование здесь вредно, поэтому оно должно быть как можно меньше!).

Но! Во избежание быстрой коррозии железных пылинок, способной просто-напросто «съесть» их за несколько дней, для стали лучше использовать жидкое машинное масло. Вполне подойдёт бы­товое — то, что используется для смазки швейных машинок.

Концентрация стальной пыли в жидкости должна быть, с одной стороны, не слишком высокой, чтобы жидкость не стала чересчур густой и вязкой, а с другой стороны, не слишком низкой, иначе перемещение магнитных частиц не сможет ув­лечь с собой сколько-нибудь заметный объём жидкости. Она подбирается опытным путём с помощью постепенного добавления опилок в жидкость, тщательного пере­мешивания и проверки магнитом. Лучше получить небольшой избыток базовой жид­кости, нежели её недостаток, так как в последнем случае подвижность получен­ной субстанции уменьшается очень заметно.

Конкретная величина кри­тической силы магнитного поля зависит как от магнитных свойств используемого металла, так и от силы смачивания металла базовой жидкостью или ПАВ, а также от температуры жидкости и размеров металлических частиц. При снятии магнитного поля подвижность жид­кости восстановится, если остаточная намагниченность будет не слишком боль­шой.

Применение

Электронные устройства

Ферромагнитная жидкость используются в некоторых высокочастотных динамиках для отвода тепла от звуковой катушки. Одновременно она работает механическим демпфером, 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.

Машиностроение

Ферромагнитная жидкость способна снижать трение. Нанесенная на поверхность достаточно сильного магнита, например неодимового, она позволяет магниту скользить по гладкой поверхности с минимальным сопротивлением.

Ferrari использует магнитореологические жидкости в некоторых моделях машин для улучшения возможностей подвески. Под воздействием электромагнита, контролируемого компьютером, подвеска может мгновенно стать более жесткой или более мягкой. Помимо Ferrari, подобные разработки уже давно нашли применение в автомобилях Audi, Cadillac, BMW и других.

Оборонная промышленность

Военно-воздушные силы США внедрили радиопоглощающее покрытие на основе ферромагнитной жидкости. Снижая отражение электромагнитных волн, оно помогает уменьшить эффективную площадь рассеяния самолета.

Авиакосмическая промышленность

NASA проводило эксперименты по использованию ферромагнитной жидкости в замкнутом кольце как основу для системы стабилизации космического корабля в пространстве. Магнитное поле воздействует на ферромагнитную жидкость в кольце, изменяя момент импульса и влияя на вращение корабля.

Оптика

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.

Теплопередача

Если воздействовать магнитным полем на ферромагнитную жидкость с разной восприимчивостью (например, из-за температурного градиента) возникает неоднородная магнитная объемная сила, что приводит к форме теплопередачи называемой термомагнитная конвекция. Такая форма теплопередачи может использоваться там, где не годится обычная конвекция, например, в микроустройствах или в условиях пониженной гравитации.

Уже упоминалось использование ферромагнитной жидкости для отвода тепла в динамиках. Жидкость занимает зазор вокруг звуковой катушки, удерживаясь магнитным полем. Поскольку ферромагнитные жидкости обладают парамагнитными свойствами, они подчиняются закону Кюри — Вейса, становясь менее магнитными при повышении температуры. Сильный магнит, расположенный рядом со звуковой катушкой, которая выделяет тепло, притягивает холодную жидкость сильнее, чем горячую, увлекая горячую жидкость от катушки к кулеру. Это эффективный метод охлаждения, который не требует дополнительных затрат энергии.

Генераторы

Замороженная или полимеризованная ферромагнитная жидкость, находящаяся в совокупности постоянного (подмагничивающего) и переменного магнитных полей, может служить источником упругих колебаний с частотой переменного поля, что может быть использовано для генерации ультразвука.

Горнорудная промышленность

Ферромагнитная жидкость может быть использована в составе магнитножидкостного сепаратора для очистки от шлиха мелкого золота.

15 фактов о магнитных жидкостях

Итак, без лишних слов, вот 15 фактов о чудесных материалах, которые являются магнитными жидкостями. Этот список далеко не исчерпывающий и не имеет определенного порядка.

1. Магнитные жидкости, а именно феррожидкости, были разработаны в 1960-х годах Стивом Папелем из НАСА, чтобы помочь перемещать ракетное топливо в условиях микрогравитации.

2. Когда эти жидкости подвергаются воздействию магнитного поля, они имеют тенденцию образовывать характерные шипы или иголки.

3. Большинство магнитных жидкостей не остаются намагниченными в отсутствие внешнего магнитного поля.

4. Феррожидкости обладают сильной окрашивающей способностью и могут окрашивать кожу, стекло и даже керамические поверхности.

5. Настоящая феррожидкость остается стабильной в течение длительного периода времени. Это происходит потому, что содержащиеся в них твердые частицы не агломерируются и не отделяются под действием силы тяжести.

6. Феррожидкости в настоящее время исследуются для лечения опухолей. Идея состоит в том, чтобы ввести их в опухоль и разорвать их на части с помощью магнитных полей.

7. Есть надежда, что магнитные жидкости могут помочь в разработке умных жидкостей в будущем. Такие жидкости могут изменять состояние между твердым и жидким по команде.

8. Некоторые феррожидкости были использованы в системах подвески автомобилей. Изменяя электрический ток через них, жидкость регулирует жесткость подвески в зависимости от условий вождения.

9. Магнитные жидкости становятся все более популярными в качестве художественной среды. В некоторых художественных и научных музеях есть специальные экспонаты, посвященные этим удивительным жидкостям.

10. Возможно, Вы также заметили феррожидкости более чем в нескольких музыкальных клипах. Например, группа Pendulum использовала феррожидкость для музыкального клипа к треку «Акварель».

11. Типичная феррожидкость состоит из 5% магнитных твердых тел, 10% поверхностно-активных веществ и 85% несущей жидкости.

12

Поверхностно-активные вещества имеют жизненно важное значение для феррожидкостей, поскольку они снижают поверхностное натяжение между жидкими и твердыми компонентами. Обычно для этой цели используют олеиновую кислоту, гидроксид тетраметиламмония, лимонную кислоту или соевый лецитин

13. НАСА также экспериментировало с текучими железными жидкостями в замкнутом контуре с электромагнитами в качестве системы контроля высоты.

14. Магнитные жидкости, такие как феррожидкости, сегодня используются в различных технологиях. Применяются в громкоговорителях, компьютерных жестких дисках, двигателях с вращающимся валом и в качестве контрастного вещества для МРТ.

15. Феррожидкости не следует путать с магнитореологическими жидкостями. Последний состоит из частиц микрометрового масштаба, которые со временем осядут под действием силы тяжести.

Вода и магнит = жидкий магнит

В разделе: Вода | и в подразделах: видео. | Автор-компилятор статьи: Лев Александрович Дебаркадер

Продолжаем раздел «Вода» статьёй Вода и магнит = жидкий магнит. Где расскажем вам о том, что получится, если соединить магнит и воду (плюс ещё кое-что). И не только расскажем, но и покажем на видео. И, вполне возможно, вы захотите попробовать сделать жидкий магнит – или посмотреть на то, каким он бывает, на видео в конце статьи. 

Вода и магнит = жидкий магнит. Конечно же, нужна не просто вода из-под крана, а дистиллированная вода. И магнит на самом деле не магнит, а специальное вещество, обладающее магнитными свойствами тогда, когда на неё воздействует магнитное поле. Да и кроме воды и магнита там веществ немеряно (чтобы жидкий магнит не портился со временем). В общем, сложно, Но, что интересно, можно.

Для начала поговорим про жидкий магнит в общем. Уже давно люди пытались получить магнитные жидкости путем взбалтывания тонких порошков из ферромагнитного материала в воде, масле и других жидкостях. Но ничего путного не получалось, взвесь порошка в жидкости – суспензия – распадалась, и порошок оседал: слишком крупными и тяжелыми оказывались частички материала.

Но вот в 60-х гг. XX в. порошок феррита был настолько хорошо размолот в шаровой мельнице, что, будучи засыпан в смесь керосина и олеиновой кислоты, перестал осаждаться. Человечество получило жидкий магнит.

Оказалось, что магнитная жидкость обладает новыми, очень интересными свойствами. Прежде всего, магнитная жидкость – это не ферромагнетик, а сильнейший парамагнетик – суперпарамагнетик. Если налить магнитную жидкость в стакан и снизу поднести магнит, то она образует на первый взгляд совершенно неправдоподобную для жидкостей пучность – бугор, почти твердый на ощупь.

Если поднести магнит сбоку, то жидкость полезет на стенку и может подняться за магнитом как угодно высоко. Если ее разлить по поверхности воды, то опущенным в воду магнитом можно быстро собрать ее на полюсе магнита. Плохо, если это постоянный магнит, не так-то просто будет «оторвать» цепкую жидкость от магнита. Если магнитную жидкость лить струйкой из одного стакана в другой, то ее очень легко похитить, поднеся к струйке сбоку магнит.

Сейчас для магнитных жидкостей придумали множество полезных применений: для уплотнения валов и поршней, для «вечной» смазки, для сбора нефти, разлитой на воде, для обогащения полезных ископаемых, для лечения и диагностики многих болезней и даже для прямого превращения тепловой энергии в механическую.

И, наконец, применение, имеющее отношение к текущему разделу и подразделу «Чистая вода». На разлившееся пятно с вертолета разбрызгивают небольшое количество магнитной жидкости, которая быстро растворяется в нефтяном пятне, затем в воду погружают сильные магниты, и пятно начинает стягиваться в точку, здесь же его откачивают насосы. Вода вновь становится чистой.

Но тем не менее, жидкий магнит – это красиво. И поэтому – как сделать жидкий магнит, интересное видео – вашему вниманию. 

Применение

В автомобилестроении

Подход к назначению амортизатора в различных школах автомобилестроения в некоторой степени можно определить по названию, которое ему даётся. Например, нем. Dämpfer — гаситель колебаний (демпфер), англ. Shock-absorber — поглотитель ударов.

См. также: Подвеска автомобиля

В танкостроении

В танкостроении принцип действия немецких телескопических амортизаторов времён Второй мировой войны (танки Pz.III, Pz.V, Pz.VI) и фрикционного амортизатора современного «Леопард-2» не предусматривает поглощение ими ударов. Первые — одностороннего действия на обратном ходе катка, то есть при ударе во время прямого хода катка практически не работают, сопротивление вторых не зависит от скорости перемещения катка, поэтому при ударе амортизатор поглотит примерно столько же энергии, сколько при медленном перемещении катка на такую же величину. Англичане применяли в основном гидравлические амортизаторы двустороннего действия (танки «Крусайдер», «Кромвель», «Валентайн»), сопротивление которых зависит от скорости перемещения катка и при ударе возрастает многократно, отсюда и название «поглотитель ударов».

В авиатехнике

В авиатехнике мощные амортизаторы используются на шасси самолётов. Их задача (как и задача всей конструкции шасси) схожа с амортизаторами в автомобилях — смягчить перегрузки при контакте с покрытием взлётно-посадочной полосы на посадке, чтобы нагрузки на узлы самолёта не превышали допустимых при выполнении штатной посадки, а также чтобы можно было в экстренных случаях совершить безопасную для людей посадку при превышении максимальной посадочной массы вплоть до максимальной взлётной.

Амортизаторы на стойках шасси почти всех современных самолётов построены по принципу газовой пружины — упругим элементом в таком амортизаторе служит не механическая пружина, а технический азот, заряжаемый (закачиваемый в полости амортизатора) от наземного аэродромного азотозаправщика, под строго определённым давлением, зависящим от взлётного веса самолёта на данный вылет и температуры окружающей среды. Применяются однокамерные, двух- и даже трёхкамерные амортизаторы.

На железнодорожном транспорте

На железнодорожном транспорте гашение энергии необходимо производить как в вертикальном, горизонтальном поперечном, так и в горизонтальном продольном по отношению к движению направлениях. Амортизаторы в первых двух направлениях обычно используются масляные и устанавливаются под углом 45 градусов между вертикальной и горизонтальной поперечной движению плоскостями. То есть один амортизатор гасит энергии в двух направлениях. Продольные амортизаторы железнодорожного подвижного состава называют — поглощающий аппарат автосцепного устройства. Поглощающие аппараты различают грузового типа и пассажирского. Поглощающие аппараты грузового типа различают по классам Т0, Т1, Т2, Т3 — в зависимости от энергии, которую он поглощает (50 кДж — первый и 190 кДж — последний) и других его технических характеристик, описанных в ОСТ-32-175-2001.

В судостроении

В судостроении для защиты от вибрации и ударных нагрузок оборудования используются резинометаллические амортизаторы АКСС (амортизаторы корабельные сварные со страховкой). Амортизатор АКСС представляет собой резинометаллическое изделие, состоящее из металлической скобы, планки несущей и планки опорной, которые соединены между собой привулканизованным резиновым массивом. Для защиты от вибрации и ударных нагрузок электрических щитов и пультов в судостроении находят применение тросовые амортизаторы.

Магнитная жидкость

Феррожидкости существуют с 1960-х годов, и с тех пор они применяются в динамиках, часах, поверхностях, которые  могут менять свою липкость или скользкость по требованию, и могут использоваться для небольших спутников. Но во всех этих случаях жидкость показывает магнетизм только при приложении магнитного поля. Новая магнитная жидкость — первая, которая навсегда останется такой.

«Мы создали новый материал, который является одновременно жидким и магнитным», — говорит Том Рассел, ведущий исследователь. «Никто никогда не наблюдал этого явления раньше. Мы задавались вопросом: «Если магнитная жидкость могла стать временно магнитной, что мы могли бы сделать, чтобы она стала постоянно магнитной, и вела себя как твердый магнит, но при этом выглядела и чувствовала себя как жидкость?»

Ученые начали с 3D-печати 1-миллиметровых капель магнитной жидкости, каждая из которых содержала миллиарды наночастиц оксида железа размером всего 20 нанометров. Они были суспендированы в другом жидком растворе. При ближайшем рассмотрении исследователи обнаружили, что капли сохранили свою форму, потому что наночастицы скопились по краям.

Затем исследователи пропустили магнитную катушку над каплями, которая разожгла их магнетизм. Но в отличие от обычных магнитных жидкостей, этот магнетизм сохранялся даже после удаления катушки. Капли начали вращаться вокруг друг друга в унисон.

Изучив магнитометрию капель, ученые выяснили, почему это так. Каждая наночастица оксида железа в каждой капле сразу реагировала на магнитное поле, и поскольку многие из них были соединены вместе на поверхности, они, по существу, образовывали твердую магнитную оболочку. Эти внешние частицы также передавали свою магнитную ориентацию на наночастицы в ядре каждой капли.

Как и следовало ожидать от магнитной жидкости, материал сохраняет свои магнитные свойства практически в любой форме. Исследователи показали, что они могут делить капли на более мелкие или превращать их в сферы, цилиндры, блины, трубочки и даже в форму осьминога, оставляя при этом магнитными. Кроме того, капли могут быть настроены таким образом, чтобы их магнетизм можно было включать и выключать по желанию.

В целом, эти свойства могут сделать капли очень полезными в роботах или электронных устройствах. Ученые предполагают, что капли могут быть использованы для создания искусственных клеток или роботов с магнитным управлением, которые доставляют лекарства в организм. опубликовано econet.ru  

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Второй способ как сделать магнитную жидкость:

Магнитную жидкость можно изготовить еще проще. Существуют диэлектрические магнитные тонеры (ДМ-тонеры) для лазерных принтеров. ДМ-Тонер представляет собой вещество, состоящее из смолы и намагниченной окиси железа. В этом слу­чае без ПАВ можно обойтись.

На 50 мл магнитного тонера нужно взять 2 столовых ложки очень чистого рас­тительного масла.

Тщательно перемешиваем тонер с маслом, вот и всё — магнитная жидкость готова.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт https://bip-mip.com/

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Магнитореологический состав, содержащий а) по меньшей мере, одну масляную основу, выбранную из группы, состоящей из диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты на основе прямоцепочечных или разветвленных жирных кислот с длиной цепи от четырех атомов углерода до десяти атомов углерода и прямоцепочечных или разветвленных спиртов с длиной цепи от четырех атомов углерода до десяти атомов углерода; насыщенных сложных полиолэфиров на основе неопентилгликоля, или триметилолпропана, или пентаэритрита, поли- -олефинов и смесей названных выше диалкиловых сложных эфиров дикарбоновой кислоты и поли- -олефинов, b) по меньшей мере, намагничивающуюся частицу, выбранную из группы, состоящей из порошка железа, тонкодисперсного порошка железа, такого как частицы железа, которые получены из порошка пентакарбонила железа, распыленного газом или водой порошка железа, порошка железа с покрытием и смесей вышеназванных намагничивающихся частиц; с) по меньшей мере, один диспергатор, выбранный из группы, состоящей из диспергаторов на основе полимеров и сложных эфиров алкилфосфорной кислоты с длинноцепочечными спиртами или этоксилатами спиртов общей формулы R_n(EO)_x, где n равен от 4 до 18, и х равен от 0 до 20, и d) по меньшей мере, одно тиксотропное средство на основе гидрофобно модифицированных слоистых силикатов.

2. Магнитореологический состав по п.1, отличающийся тем, что диспергатором является полигидроксистеариновая кислота.

3. Магнитореологический состав по п.1, отличающийся тем, что диспергатором является алкидная смола.

4. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что содержание диспергатора в составе составляет от 0,01 до 10 мас.% в расчете на состав.

5. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что тиксотропное средство на основе гидрофобно модифицированных слоистых силикатов получено из силикатов типа гекторита или бентонита или смектита.

6. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что содержание тиксотропного средства на основе гидрофобно модифицированных слоистых силикатов составляет от 0,01 до 10 мас.% в расчете на состав.

7. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что состав включает смеси намагничивающихся частиц различной величины, причем в основном использованы сферические частицы, имеющие два различных диаметра, а соотношение среднего диаметра частиц первого типа к среднему диаметру частиц второго типа составляет 1,1-4,9:1.

8. Магнитореологический состав по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве масляной основы использована смесь из поли- -олефинов и диалкилового сложного эфира дикарбоновой кислоты.

9. Способ получения магнитореологического состава по одному из пп.1-8, в котором в масляной основе диспергируют намагничивающиеся частицы в присутствии диспергатора и тиксотропного средства.

10. Применение магнитореологического состава по одному из пп.1-8 в амортизаторах, или сцеплениях, или тормозных системах, или в управляемых устройствах, выбранных из группы, состоящей из устройств для фитнеса, тактильных устройств, стопорных систем, элементов для абсорбции удара, систем электрического управления рулевой системой, систем электрического управления зубчатой передачей, систем электрического управления тормозной системой, уплотнений, протезов и подшипников.

11. Применение магнитореологического состава по одному из пп.1-8 в качестве средства для обеспечения высоких передаваемых напряжений сдвига в устройствах, выбранных из группы, включающей амортизаторы, сцепления, тормозные системы и управляемые устройства, выбранные из группы, состоящей из устройств для фитнеса, тактильных устройств, стопорных систем, элементов для адсорбции удара, систем электрического управления рулевой системы, систем электрического управления зубчатой передачей и систем электрического управления тормозной системы, уплотнений, протезов и подшипников.