Вся электротехника России без посредников
Ферромагнитная жидкость - получение в лаборатории
Ферромагнитные жидкости — это жидкости, которые обладают магнитными свойствами и вязкость которых существенно зависит от внешнего магнитного поля.
Допустим, что мельчайшие частицы ферромагнитного вещества смешаны с немагнитной жидкостью и образуют суспензию. Вязкость суспензии такого типа будет зависеть от напряженности приложенного магнитного поля.
Жидкий магнит или ферромагнитная жидкость представляет собой коллоидную смесь (нечто среднее между раствором и суспензией) магнитных частиц диаметром около 10 нм в жидком носителе.
В отсутствие внешнего магнитного поля жидкость немагнитна, так как изначальная ориентация частиц магнетита в ней хаотична. Однако стоит приложить внешнее магнитное поле (например поднести магнит), как магнитные моменты частиц совпадут с линиями внешнего магнитного поля. Когда внешнее магнитное поле убирается, частицы возвращаются к случайному расположению.
Данные явления демонстрируют то, как жидкость меняет свою плотность в зависимости от величины индукции внешнего магнитного поля. Это и делает ее способной формировать фантастические формы.
Жидкий носитель ферромагнитной жидкости содержит поверхностно-активное вещество (ПАВ), необходимое для предотвращения слипания мелких частиц друг с другом. Ферромагнитная жидкость может образовывать взвесь в воде или в органической жидкости. Единица объема типичной ферромагнитной жидкости содержит примерно 5% твердых магнитных частиц, 10% поверхностно-активного вещества и 85% жидкого носителя.
В одном из типов ферромагнитной жидкости, которую можно изготовить самостоятельно, имея соответствующую квалификацию и немалый опыт работы в химической лаборатории, в качестве магнитных частиц используется магнетит, в качестве поверхностно-активного вещества - олеиновая кислота, а в качестве жидкого носителя — керосин, необходимый для придания составу состояния суспензии.
ВНИМАНИЕ, ПРИ САМОСТОЯТЕЛЬНОМ ИЗГОТОВЛЕНИИ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ ВСЕ РАБОТЫ ДОПУСКАЕТСЯ ПРОВОДИТЬ ТОЛЬКО НА ОТКРЫТОМ ВОЗДУХЕ ИЛИ В ХОРОШО ПРОВЕТРИВАЕМОМ ПОМЕЩЕНИИ, С СОБЛЮДЕНИЕМ ЗАЩИТНЫХ МЕР!
В принципе готовую ферромагнитную жидкость можно найти в высококачественных динамиках, в лазерных головках некоторых CD и DVD – проигрывателей. Такие жидкие магниты используются в уплотнениях, где требуется низкий коэффициент трения вала двигателя.
Можно просто разобрать ненужный дисковод или вскрыть динамик чтобы добраться до жидкого магнита, но совсем нетрудно сделать собственную ферромагнитную жидкость, если иметь соответствующую квалификацию, все делать последовательно, правильно, и соблюдать при этом необходимые меры безопасности.
Проблема в том, что в процессе приготовления ферромагнитной жидкости используются легковоспламеняющиеся вещества и выделяется ТЕПЛО и ТОКСИЧНЫЕ пары. Необходимо использовать средства индивидуальной защиты органов зрения, дыхания, средства защиты кожи, обеспечить надежную и эффективную вентиляцию, и главное — иметь опыт работы в химической лаборатории.
Кроме того ферромагнитная жидкость может сильно испачкать кожу и одежду, нанести вред вашим детям и животным. Если произойдет случайное проглатывание, то возникнет необходимость экстренного обращения в токсикологический центр. Есть риск отравления железом, к тому же носитель — керосин, легко воспламеняем.
Вариант получения ферромагнитной жидкости в лаборатории
В подходящих лабораторных условиях, потребуются следующие материалы:
аммиак бытовой; олеиновая кислота (продается в некоторых аптеках, магазинах товаров для рукоделия и здорового питания);
средство для травления печатных плат (раствор хлорида железа, доступный в магазинах электроники).
Можно приготовить раствор хлорида железа или железа, либо использовать порошок магнетита или магнитного гематита (магнитный гематит - недорогой минерал, используемый в ювелирных изделиях). Также понадобится стальная вата, дистиллированная вода, магнит, керосин, источник тепла, 2 мерных стакана, пластиковый шприц или медицинский стакан (чтобы отмерить 10 мл), фильтровальная бумага или кофейные фильтры.
Олеиновую кислоту и керосин можно заменить, однако замена химикатов приведет к изменению в некоторой степени характеристик ферромагнитной жидкости. Можно попробовать другие поверхностно-активные вещества и другие органические растворители, однако поверхностно-активное вещество должно быть растворимо в растворителе.
Магнитные частицы жидкости состоят из магнетита. Если вы не начинаете с магнетита, то необходимо будет его приготовить. Это достигается реакцией восстановления хлорида железа (FeCl3 — ТОКСИЧЕН!) в растворе как при травлении печатных плат, до хлорида железа (FeCl2 — ЯД!). Затем хлорид железа будет подвергнут реакции с образованием магнетита.
В стеклянную чашку наливают 10 мл раствора для травления печатных плат и 10 мл дистиллированной воды. Добавляют кусок стальной ваты. Перемешивают жидкость до изменения цвета на ярко-зеленый (зеленый — это FeCl2 – ЯД!). Жидкость отфильтровывают через фильтровальную бумагу или кофейный фильтр. Жидкость сохраняют, фильтр — выбрасывают.
Для осаждения магнетита из раствора добавляют 20 мл травителя для печатных плат (FeCl3 — ТОКСИЧЕН!) в зеленый раствор (FeCl2 – ЯД!). Далее добавляют 150 мл нашатырного спирта. Магнетит Fe3O4 выпадет в осадок из раствора — это то, что и нужно было получить.
Далее магнитные частицы необходимо покрыть поверхностно-активным веществом, чтобы они не слипались друг с другом при намагничивании. Покрытые частицы будут суспендированы в носителе, поэтому магнитный раствор будет течь как жидкость.
Для работы с аммиаком (ТОКСИЧЕН, ЯДОВИТ!) и керосином (ВОСПЛАМЕНЯЕМ!), носитель следует готовить на открытом воздухе или в хорошо вентилируемой лаборатории.
Раствор магнетита нагревают чуть ниже точки кипения. Добавляют 5 мл олеиновой кислоты. Поддерживают огонь до тех пор, пока аммиак не испарится (примерно час). Снимают с огня, дают остыть.
Олеиновая кислота реагирует с аммиаком с образованием олеата аммония. Тепло позволяет олеат-иону проникнуть в раствор, а аммиак улетучивается в виде газа (поэтому и необходима вентиляция). Когда олеат-ион связывается с частицей магнетита, он снова превращается в олеиновую кислоту.
К суспензии магнетита добавляют 100 мл керосина. Суспензию перемешивают до тех пор, пока большая часть черного цвета не перейдет в керосин. Магнетит и олеиновая кислота нерастворимы в воде, а олеиновая кислота растворима в керосине. Покрытые частицы покидают воду, переходят в керосин. Далее сливают и сохраняют слой керосина, сливают воду.
Магнетит плюс олеиновая кислота плюс керосин — это и есть ферромагнитная жидкость. Ферромагнитная жидкость очень сильно притягивается к магниту, поэтому при экспериментах между жидкостью и магнитом принято располагать барьер, например лист стекла.
Избегайте разбрызгивания жидкости. И керосин и железо ТОКСИЧНЫ, поэтому не допускайте попадания жидкости на кожу и тем более — в рот. Не перемешивайте жидкость пальцами, не трогайте ее голыми руками.
Храните жидкий магнит вдали от детей, источников тепла и пламени. Если вам в какой-то момент потребуется утилизировать ферромагнитную жидкость, утилизируйте ее так же, как утилизируют керосин.
Яков Кузнецов
Источник: http://electrik.info
Допустим, что мельчайшие частицы ферромагнитного вещества смешаны с немагнитной жидкостью и образуют суспензию. Вязкость суспензии такого типа будет зависеть от напряженности приложенного магнитного поля.
Жидкий магнит или ферромагнитная жидкость представляет собой коллоидную смесь (нечто среднее между раствором и суспензией) магнитных частиц диаметром около 10 нм в жидком носителе.
В отсутствие внешнего магнитного поля жидкость немагнитна, так как изначальная ориентация частиц магнетита в ней хаотична. Однако стоит приложить внешнее магнитное поле (например поднести магнит), как магнитные моменты частиц совпадут с линиями внешнего магнитного поля. Когда внешнее магнитное поле убирается, частицы возвращаются к случайному расположению.
Данные явления демонстрируют то, как жидкость меняет свою плотность в зависимости от величины индукции внешнего магнитного поля. Это и делает ее способной формировать фантастические формы.
Жидкий носитель ферромагнитной жидкости содержит поверхностно-активное вещество (ПАВ), необходимое для предотвращения слипания мелких частиц друг с другом. Ферромагнитная жидкость может образовывать взвесь в воде или в органической жидкости. Единица объема типичной ферромагнитной жидкости содержит примерно 5% твердых магнитных частиц, 10% поверхностно-активного вещества и 85% жидкого носителя.
В одном из типов ферромагнитной жидкости, которую можно изготовить самостоятельно, имея соответствующую квалификацию и немалый опыт работы в химической лаборатории, в качестве магнитных частиц используется магнетит, в качестве поверхностно-активного вещества - олеиновая кислота, а в качестве жидкого носителя — керосин, необходимый для придания составу состояния суспензии.
ВНИМАНИЕ, ПРИ САМОСТОЯТЕЛЬНОМ ИЗГОТОВЛЕНИИ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ ВСЕ РАБОТЫ ДОПУСКАЕТСЯ ПРОВОДИТЬ ТОЛЬКО НА ОТКРЫТОМ ВОЗДУХЕ ИЛИ В ХОРОШО ПРОВЕТРИВАЕМОМ ПОМЕЩЕНИИ, С СОБЛЮДЕНИЕМ ЗАЩИТНЫХ МЕР!
В принципе готовую ферромагнитную жидкость можно найти в высококачественных динамиках, в лазерных головках некоторых CD и DVD – проигрывателей. Такие жидкие магниты используются в уплотнениях, где требуется низкий коэффициент трения вала двигателя.
Можно просто разобрать ненужный дисковод или вскрыть динамик чтобы добраться до жидкого магнита, но совсем нетрудно сделать собственную ферромагнитную жидкость, если иметь соответствующую квалификацию, все делать последовательно, правильно, и соблюдать при этом необходимые меры безопасности.
Проблема в том, что в процессе приготовления ферромагнитной жидкости используются легковоспламеняющиеся вещества и выделяется ТЕПЛО и ТОКСИЧНЫЕ пары. Необходимо использовать средства индивидуальной защиты органов зрения, дыхания, средства защиты кожи, обеспечить надежную и эффективную вентиляцию, и главное — иметь опыт работы в химической лаборатории.
Кроме того ферромагнитная жидкость может сильно испачкать кожу и одежду, нанести вред вашим детям и животным. Если произойдет случайное проглатывание, то возникнет необходимость экстренного обращения в токсикологический центр. Есть риск отравления железом, к тому же носитель — керосин, легко воспламеняем.
Вариант получения ферромагнитной жидкости в лаборатории
В подходящих лабораторных условиях, потребуются следующие материалы:
аммиак бытовой; олеиновая кислота (продается в некоторых аптеках, магазинах товаров для рукоделия и здорового питания);
средство для травления печатных плат (раствор хлорида железа, доступный в магазинах электроники).
Можно приготовить раствор хлорида железа или железа, либо использовать порошок магнетита или магнитного гематита (магнитный гематит - недорогой минерал, используемый в ювелирных изделиях). Также понадобится стальная вата, дистиллированная вода, магнит, керосин, источник тепла, 2 мерных стакана, пластиковый шприц или медицинский стакан (чтобы отмерить 10 мл), фильтровальная бумага или кофейные фильтры.
Олеиновую кислоту и керосин можно заменить, однако замена химикатов приведет к изменению в некоторой степени характеристик ферромагнитной жидкости. Можно попробовать другие поверхностно-активные вещества и другие органические растворители, однако поверхностно-активное вещество должно быть растворимо в растворителе.
Магнитные частицы жидкости состоят из магнетита. Если вы не начинаете с магнетита, то необходимо будет его приготовить. Это достигается реакцией восстановления хлорида железа (FeCl3 — ТОКСИЧЕН!) в растворе как при травлении печатных плат, до хлорида железа (FeCl2 — ЯД!). Затем хлорид железа будет подвергнут реакции с образованием магнетита.
В стеклянную чашку наливают 10 мл раствора для травления печатных плат и 10 мл дистиллированной воды. Добавляют кусок стальной ваты. Перемешивают жидкость до изменения цвета на ярко-зеленый (зеленый — это FeCl2 – ЯД!). Жидкость отфильтровывают через фильтровальную бумагу или кофейный фильтр. Жидкость сохраняют, фильтр — выбрасывают.
Для осаждения магнетита из раствора добавляют 20 мл травителя для печатных плат (FeCl3 — ТОКСИЧЕН!) в зеленый раствор (FeCl2 – ЯД!). Далее добавляют 150 мл нашатырного спирта. Магнетит Fe3O4 выпадет в осадок из раствора — это то, что и нужно было получить.
Далее магнитные частицы необходимо покрыть поверхностно-активным веществом, чтобы они не слипались друг с другом при намагничивании. Покрытые частицы будут суспендированы в носителе, поэтому магнитный раствор будет течь как жидкость.
Для работы с аммиаком (ТОКСИЧЕН, ЯДОВИТ!) и керосином (ВОСПЛАМЕНЯЕМ!), носитель следует готовить на открытом воздухе или в хорошо вентилируемой лаборатории.
Раствор магнетита нагревают чуть ниже точки кипения. Добавляют 5 мл олеиновой кислоты. Поддерживают огонь до тех пор, пока аммиак не испарится (примерно час). Снимают с огня, дают остыть.
Олеиновая кислота реагирует с аммиаком с образованием олеата аммония. Тепло позволяет олеат-иону проникнуть в раствор, а аммиак улетучивается в виде газа (поэтому и необходима вентиляция). Когда олеат-ион связывается с частицей магнетита, он снова превращается в олеиновую кислоту.
К суспензии магнетита добавляют 100 мл керосина. Суспензию перемешивают до тех пор, пока большая часть черного цвета не перейдет в керосин. Магнетит и олеиновая кислота нерастворимы в воде, а олеиновая кислота растворима в керосине. Покрытые частицы покидают воду, переходят в керосин. Далее сливают и сохраняют слой керосина, сливают воду.
Магнетит плюс олеиновая кислота плюс керосин — это и есть ферромагнитная жидкость. Ферромагнитная жидкость очень сильно притягивается к магниту, поэтому при экспериментах между жидкостью и магнитом принято располагать барьер, например лист стекла.
Избегайте разбрызгивания жидкости. И керосин и железо ТОКСИЧНЫ, поэтому не допускайте попадания жидкости на кожу и тем более — в рот. Не перемешивайте жидкость пальцами, не трогайте ее голыми руками.
Храните жидкий магнит вдали от детей, источников тепла и пламени. Если вам в какой-то момент потребуется утилизировать ферромагнитную жидкость, утилизируйте ее так же, как утилизируют керосин.
Яков Кузнецов
Источник: http://electrik.info
