—крыть/ѕоказать меню
ќб учебниках –ешаем ѕоиграем? —мотри... »спользуй на уроке! јнимации по физике ‘изика - малышам! Ёксперимент Ёто интересно! јстрономи€ ≈сть иде€! ќбразование вне политики ≈сть вопросы? ѕеречитаем... –епетитор јнекдот в тему ‘изическа€ библиотека
 
 
  [—мотри..., Ёто интересно!] : „то же такое ферромагнитна€ жидкость?
| јвтор јвтор: ®птр Ћармеков | ƒата ƒата: 15.05.2010, 01:22 | ѕросмотров ѕросмотров (12473) | ѕечать ѕечать

„то же такое ферромагнитна€ жидкость?

„то же такое ферромагнитна€ жидкость?
 
          ‘ерромагнитна€ жидкость (‘ћ∆, магнитна€ жидкость, феррофлюид) (от латинского ferrum — железо) — жидкость, сильно пол€ризующа€с€ в присутствии магнитного пол€.
          ‘ерромагнитные жидкости представл€ют собой коллоидные системы, состо€щие из ферромагнитных или ферримагнитных частиц нанометровых размеров, наход€щихс€ во взвешенном состо€нии в несущей жидкости, в качестве которой обычно выступает органический растворитель или вода. ƒл€ обеспечени€ устойчивости такой жидкости ферромагнитные частицы св€зываютс€ с поверхностно-активным веществом (ѕј¬), образующим защитную оболочку вокруг частиц и преп€тствующем их слипанию из-за ¬ан-дер-¬аальсовых или магнитных сил.
          Ќесмотр€ на название, ферромагнитные жидкости не про€вл€ют ферромагнитных свойств, поскольку не сохран€ют остаточной намагниченности после исчезновени€ внешнего магнитного пол€. Ќа самом деле ферромагнитные жидкости €вл€ютс€ парамагнетиками и их часто называют «суперпарамагнетиками» из-за высокой магнитной восприимчивости. ƒействительно ферромагнитные жидкости в насто€щее врем€ создать сложно.
 
 
          ‘ерромагнитные жидкости состо€т из частиц нанометровых размеров (обычный размер 10 нм или меньше) магнетита, гематита или другого материала, содержащего железо, взвешенных в несущей жидкости. ќни достаточно малы, чтобы тепловое движение распределило их равномерно по несущей жидкости, чтобы они давали вклад в реакцию жидкости в целом на магнитное поле. јналогичным образом ионы в водных растворах парамагнитных солей (например, водный раствор сульфата меди(II) или хлорида марганца(II)) придают раствору парамагнитные свойства.
         ‘ерромагнитные жидкости это коллоидные растворы — вещества, обладающие свойствами более чем одного состо€ни€ материи. ¬ данном случае два состо€ни€ это твердый металл и жидкость, в которой он содержитс€. Ёта способность измен€ть состо€ние под воздействием магнитного пол€ позвол€ет использовать ферромагнитные жидкости в качестве уплотнителей, смазки, а также может открыть другие применени€ в будущих наноэлектромеханических системах.
         ‘ерромагнитные жидкости устойчивы: их твердые частицы не слипаютс€ и не выдел€ютс€ в отдельную фазу даже в очень сильном магнитном поле. “ем не менее, ѕј¬ в составе жидкости имеют свойство распадатьс€ со временем (примерно несколько лет), и в конце концов частицы слипнутс€, выдел€тс€ из жидкости и перестанут вли€ть на реакцию жидкости на магнитное поле. “акже ферромагнитные жидкости тер€ют свои магнитные свойства при своей температуре  юри, котора€ дл€ них зависит от конкретного материала ферромагнитных частиц, ѕј¬ и несущей жидкости.
         “ермин «магнитореологическа€ жидкость» относитс€ к жидкост€м, которые подобно феромагнитным жидкост€м затвердевают в присутствии магнитного пол€. –азница между ферромагнитной жидкостью и магнитореологической жидкостью в размере частиц. „астицы в ферромагнитной жидкости это в основном частицы нанометровых размеров, наход€щиес€ во взвешенном состо€нии из-за броуновского движени€ и не оседающие в нормальных услови€х. „астицы в магнитореологической жидкости в основном микрометрового размера (на 1-3 пор€дка больше); они слишком т€желы, чтобы броуновское движение поддерживало их во взвешенном состо€нии, и поэтому со временем оседают из-за естественной разности в плотности частиц и несущей жидкости.  ак следствие, у этих двух типов жидкостей разные области применени€.
 
„то же такое ферромагнитна€ жидкость?
‘отографи€ ферромагнитной жидкости под воздействием магнитного пол€ (крупный план)
 
         ѕод воздействием довольно сильного вертикально направленного магнитного пол€ поверхность жидкости с парамагнитными свойствами самопроизвольно формирует регул€рную структуру из складок. Ётот эффект известен как «нестабильность в нормально направленном поле». ‘ормирование складок увеличивает свободную энергию поверхности и гравитационную энергию жидкости, но уменьшает энергию магнитного пол€. “ака€ конфигураци€ возникает только при превышении критического значени€ магнитного пол€, когда уменьшение его энергии превосходит вклад от увеличени€ свободной энергии поверхности и гравитационной энергии жидкости. ” ферромагнитных жидкостей очень высока€ магнитна€ восприимчивость, и дл€ критического магнитного пол€, чтобы возникли складки на поверхности, может быть достаточно маленького стержневого магнита.
         „тобы обволакивать частицы в ферромагнитной жидкости используютс€, в частности, следующие ѕј¬:
  • олеинова€ кислота
  • тетраметиловый гидроксид аммони€
  • полиакрилова€ кислота
  • полиакрилат натри€
  • лимонна€ кислота
  • cоевый лецитин
         ѕј¬ преп€тствуют слипанию частиц, меша€ им образовать слишком т€желые кластеры, которые не смогут удерживатьс€ во взвешенном состо€нии за счет броуновского движени€. ¬ идеальной ферромагнитной жидкости магнитные частицы не оседают даже в очень сильном магнитном или гравитационном поле. ћолекулы ѕј¬ имеют пол€рную «головку» и непол€рный «хвост» (или наоборот); один из концов адсорбируетс€ к частице, а другой прикрепл€етс€ к молекулам жидкости-носител€, образу€, соответственно, обычную или обратную мицеллу вокруг частицы. ¬ результате пространственные эффекты преп€тствуют слипанию частиц. ѕолиакрилова€, лимонна€ кислоты и их соли формируют на поверхности частиц двойной электрический слой в результате адсорбции полианионов, что приводит к возникновению кулоновских сил отталкивани€ между частицами, повышающей стабильность жидкости на водной основе.
         ’от€ ѕј¬ полезны дл€ того, чтобы продлить врем€ осаждени€ частиц в ферромагнитной жидкости, они оказываютс€ вредны дл€ ее магнитных свойств (в особенности, дл€ магнитного насыщени€ жидкости). ƒобавление ѕј¬ (или других посторонних веществ) уменьшает плотность упаковки ферромагнитных частиц в активированном состо€нии жидкости, тем самым уменьша€ ее в€зкость в этом состо€нии, дава€ более «м€гкую» активированную жидкость. » хот€ дл€ некоторых применений в€зкость ферромагнитной жидкости в активированном состо€нии (так сказать, ее «твердость») не очень важна, дл€ большинства коммерческих и промышленных форм применени€ это самое главное свойство жидкости, поэтому необходим определЄнный компромисс между в€зкостью в активированном состо€нии и скоростью осаждени€ частиц. »сключение составл€ют ѕј¬ на основе полиэлектролитов, позвол€ющие получить высоконцентрированные жидкости с малой в€зкостью.
         ‘ерромагнитные жидкости используютс€ дл€ создани€ жидких уплотнительных устройств вокруг вращающихс€ осей в жЄстких дисках. ¬ращающа€с€ ось окружена магнитом, в зазор между магнитом и осью помещено небольшое количество ферромагнитной жидкости, котора€ удерживаетс€ прит€жением магнита. ∆идкость образует барьер, преп€тствующий попаданию частиц извне внутрь жЄсткого диска. —огласно утверждени€м инженеров Ferrotec Corporation, жидкие уплотнители на вращающихс€ ос€х в норме выдерживают давление в от 3 до 4 фунтов на квадратный дюйм (примерно от 20680 до 27580 ѕа), но такие уплотнители не очень год€тс€ дл€ узлов с поступательным движением (например, поршней), так как жидкость механически выт€гиваетс€ из зазора.
         ‘ерромагнитна€ жидкость также используютс€ во многих динамиках дл€ высоких частот, дл€ отвода тепла от звуковой катушки. ќдновременно она работает механическим демпфером, подавл€€ нежелательный резонанс. ‘ерромагнитна€ жидкость удерживаетс€ в зазоре вокруг голосовой катушки сильным магнитным полем, наход€сь одновременно в контакте с обеими магнитными поверхност€ми и с катушкой.
         ‘ерромагнитна€ жидкость способна снижать трение. Ќанесенна€ на поверхность достаточно сильного магнита, например неодимового, она позвол€ет магниту скользить по гладкой поверхности с минимальным сопротивлением.
         Ferrari использует магнитореологические жидкости в некоторых модел€х машин дл€ улучшени€ возможностей подвески. ѕод воздействием электромагнита, контролируемого компьютером, подвеска может мгновенно стать более жесткой или более м€гкой.
¬оенно-воздушные силы —Ўј внедрили радиопоглощающую краску на основе ферромагнитной жидкости. —нижа€ отражение электромагнитных волн, она помогает уменьшить эффективную площадь рассе€ни€ самолета.
         NASA проводило эксперименты по использованию ферромагнитной жидкости в замкнутом кольце как основу дл€ системы стабилизации космического корабл€ в пространстве. ћагнитное поле воздействует на ферромагнитную жидкость в кольце, измен€€ момент импульса и вли€€ на вращение корабл€.
         ‘ерромагнитные жидкости имеют множество применений в оптике благодар€ их преломл€ющим свойствам. —реди этих применений измерение удельной в€зкости жидкости, помещенной между пол€ризатором и анализатором, освещаемой гелий-неоновым лазером.
         ¬ медицине биологически совместимые ферромагнитные жидкости могут быть использованы дл€ диагностики рака. “акже ведетс€ много экспериментов по использованию ферромагнитных жидкостей дл€ удалени€ опухолей. ѕредполагаетс€, что ферромагнитна€ жидкость вводитс€ в опухоль и подвергаетс€ воздействию быстро мен€ющегос€ магнитного пол€, и выдел€ющеес€ от трени€ тепло может разрушить опухоль
         ≈сли воздействовать магнитным полем на ферромагнитную жидкость с разной восприимчивостью (например, из-за температурного градиента) возникает неоднородна€ магнитна€ объемна€ сила, что приводит к форме теплопередачи называемой термомагнитна€ конвекци€. “ака€ форма теплопередачи может использоватьс€ там, где не годитс€ обычна€ конвекци€, например, в микроустройствах или в услови€х пониженной гравитации.
         ”же упоминалось использование ферромагнитной жидкости дл€ отвода тепла в динамиках. ∆идкость занимает зазор вокруг голосовой катушки, удержива€сь магнитным полем. ѕоскольку ферромагнитные жидкости обладают парамагнитными свойствами, они подчин€ютс€ закону  юри — ¬ейса, станов€сь, менее магнитными при повышении температуры. —ильный магнит, расположенный р€дом с голосовой катушкой, котора€ выдел€ет тепло, прит€гивает холодную жидкость сильнее, чем гор€чую, увлека€ гор€чую жидкость от катушки к кулеру. Ёто эффективный метод охлаждени€, который не требует дополнительных затрат энергии.
         «амороженна€ или полимеризованна€ ферромагнитна€ жидкость, наход€ща€с€ в совокупности посто€нного (подмагничивающего) и переменного магнитных полей, может служить источником упругих колебаний с частотой переменного пол€, что может быть использовано дл€ генерации ультразвука.

Ќе нравитс€ ( - ) +10 Ќравитс€ ( + )
 лючевые слова  лючевые слова: интересно, ферромагнитна€ жидкость, коллоидные системы, магнитное поле, поверхностно-активное вещество, ѕј¬

ѕохожие новости
  • „то же такое неньютоновска€ жидкость?
  • ‘изика 10. Ћабораторна€ работа є3. ќпределение поверхностного нат€жени€ жид ...
  • ѕервый курс механики жидкостей дл€ инженеров
  • ќ новом учебнике Ђ‘изика Ц 7ї. І29
  • ‘изика 8 (2010). –ешение упражнени€ є9


  • ƒобавление комментари€

    ¬аше им€:

    ¬аш E-Mail:


    ¬ключите эту картинку дл€ отображени€ кода безопасности
    ќбновить, если не виден код


    ¬ведите результат сложени€:


      Ўкольна€ физика
    Copyright © 2004-2010 "Ўкольна€ физика". All Rights Reserved. ќбратна€ св€зь | Feedback |  арта сайта | Sitemap | —татистика | Statistics
    Designed by: 7-by © 2010. —лужбы мониторинга серверов