افعل ذلك بنفسك السائل المغناطيسي في المنزل. افعل ذلك بنفسك ferrofluid باستخدام خرطوشة طابعة ليزر. تصنيع الموائع المغناطيسية ميكانيكيا

بالنسبة لشخص بعيد عن الاكتشافات العلمية ، وداعًا للفيزياء أو الكيمياء في المدرسة ، تبدو أشياء كثيرة غير عادية. باستخدام الأجهزة الكهربائية في الحياة اليومية ، على سبيل المثال ، لا نفكر في كيفية عملها بالضبط ، مع الأخذ في الاعتبار فوائد الحضارة. ولكن عندما يتعلق الأمر بشيء يتجاوز الإدراك اليومي ، فإن حتى الكبار يشعرون بالدهشة ، مثل الأطفال ، ويبدأون في الإيمان بالمعجزات.

كيف ، إلى جانب السحر ، يمكن للمرء أن يفسر ظاهرة ظهور الأشكال ثلاثية الأبعاد ، والزهور والأهرامات ، والصور السحرية التي تحل محل بعضها البعض من سائل يبدو عاديًا؟ لكنه ليس سحرًا ، فالعلم يعطي سببًا منطقيًا لما يحدث.

ما هو السائل الممغنط؟

نحن نتحدث عن السوائل الممغنطة - نظام غرواني يتكون من الماء أو مذيب عضوي آخر يحتوي على أصغر جزيئات أكسيد الحديد الأسود ، وأي مادة تحتوي على الحديد. أبعادها صغيرة جدًا بحيث يصعب تخيلها: فهي أرق بعشر مرات من شعرة الإنسان! تسمح مؤشرات الحجم المجهرية هذه بالتوزيع بالتساوي في المذيب باستخدام الحركة الحرارية.

في الوقت الحالي ، بينما لا يوجد تأثير خارجي ، يكون السائل هادئًا يشبه المرآة. ولكن على المرء فقط أن يجلب مجالًا مغناطيسيًا موجهًا إلى هذه "المرآة" ويدخل في الحياة ، ويظهر للمشاهد صورًا ثلاثية الأبعاد مذهلة: تتفتح الزهور السحرية ، وتنمو الأشكال المتحركة على السطح ، وتتغير تحت تأثير المجال.

اعتمادًا على قوة واتجاه المجال المغناطيسي ، تتغير الصور أمام أعيننا - من الضوء ، وتموجات بالكاد ملحوظة تظهر على سطح السائل ، من خلال الإبر والقمم التي تغير الحدة والانحدار وتنمو إلى أزهار وأشجار.

القدرة على إنشاء صور ملونة بمساعدة الإضاءة ، والتي تسحر المشاهد حقًا ، تكشف عن عالم غير معروف أمامه.

لسوء الحظ ، فإن الجسيمات المعدنية ، على الرغم من تسميتها بالمغناطيسية الحديدية ، ليست مغنطيسية حديدية بالمعنى الكامل ، لأنها لا تستطيع الاحتفاظ بالشكل الناتج بعد اختفاء المجال المغناطيسي. لأنهم لا يمتلكون مغنطة خاصة بهم. في هذا الصدد ، فإن استخدام هذا الاكتشاف ، الذي ، بالمناسبة ، ليس جديدًا تمامًا - لقد تم إجراؤه بواسطة Rosenzweig الأمريكي في منتصف القرن الماضي ، لم يجد تطبيقًا واسعًا.

كيف تصنع وأين يتم استخدامها؟

تُستخدم الموائع الحديدية في الإلكترونيات ، في صناعة السيارات ، وأود أن أصدق أن استخدامها على نطاق واسع ليس بعيد المنال ، ومع تطور تقنية النانو ، سيتم استخدامها على نطاق واسع. في غضون ذلك ، يكون هذا في الغالب ممتعًا للجمهور المعجب ، المدلل بأنواع مختلفة من النظارات.

الصور ثلاثية الأبعاد تجعلك تتابعها بفارغ الصبر ، وتشك في ما إذا كان هذا مونتاجًا ، وتبحث عن شرح لما يحدث ، على الأقل على الإنترنت. من يدري ، ربما طفل صغير يشاهد اليوم ألوانًا وشخصيات معدنية "حية" بفمه مفتوحًا ، سيجد غدًا تطبيقًا جديدًا جوهريًا لهذه الظاهرة ، مما يحدث ثورة في العلوم والتكنولوجيا. ولكن هذا غدًا ، ولكن في الوقت الحالي - شاهد واستمتع!

تاتيانا ألبرتوفنا ،
بالطبع ، أنت محق - الرابطة الأيونية لمجموعة الكربوكسيل أقوى من الأمين المانح والمتقبل. ولكن في الحالة الأخيرة ، يكون الهيكل الإلكتروني للطبقة السطحية للجسيم أقل اضطرابًا ، وهو أمر مهم بشكل خاص للكائنات النانوية (مع انخفاض الحجم ، يزداد جزء الذرات الموجودة على السطح). لا ينبغي أن تستقر مادة الإيثانول أمين المغنتيت ، لأن. 1) جزيء صغير ، العامل الستيري غير كافٍ. 2) ماء ، لا يتداخل مع ملامسة الجسيم للماء (والأكسجين المذاب). ومع ذلك ، يمكن أن يكون الأوليامين عامل استقرار مثير للاهتمام (أو خليط مع الأوليك). السؤال خارج عن الموضوع: هل حاولت الحصول على أكسيد الحديد الأسود (المرحلة الأولى ، التساقط المشترك) في مجال مغناطيسي؟ يجب أن تحصل على شيء مطلوب (العصي ، على سبيل المثال) :))
فلاديمير فلاديميروفيتش،
وفقًا للأدبيات ، يمكن لـ Fe (III) أكسدة الأحماض الدهنية غير المشبعة. بمعنى آخر ، بمساعدة الأوليين ، يمكن تحويل الهيماتيت إلى أكسيد الحديد الأسود. هذا مضحك (فقط لأنجيلينا فاليريفنا :)

ألكسندر بوريسوفيتش ، أنا أتفق معك تمامًا بشأن الإيثانول أمين.
حاولت استخدامها لتثبيت المغنتيت قبل 20 عامًا ، عندما كانت طرق تخليق السوائل المغناطيسية تتلمس طريقها. كانت محاولات إنشاء أنظمة غروانية مستقرة مصحوبة ببحث مستمر عن شيء جديد. بدون أخطاء ، حتى لو كانت واضحة من وجهة نظر النظرية ، لن تكون هناك نتيجة وفهم.

... الرابطة الأيونية لمجموعة الكربوكسيل أقوى من مانح متقبل أمين. ولكن في الحالة الأخيرة ، يكون الهيكل الإلكتروني للطبقة السطحية للجسيم أقل اضطرابًا ، وهو أمر مهم بشكل خاص للكائنات النانوية ...
بادئ ذي بدء ، تعتبر طاقة تفاعل الامتزاز مهمة بالنسبة لنا. كما أفهمها ، كلما زادت الطاقة ، زادت قوة التغييرات في البنية الإلكترونية للطبقة السطحية نتيجة الامتصاص الكيميائي ، والعكس صحيح. كل شيء منطقي. سؤال: هل هذه التغييرات سلبية بالنسبة لجزيئات أكسيد الحديد الأسود التي يبلغ متوسط ​​قطرها 10 نانومتر؟ أو العكس. فقط في هذه الحالة ، التغييرات في البنية الإلكترونية للطبقة السطحية نتيجة الامتصاص الكيميائي تجعل تفاعلات الامتزاز أقوى ، مما يعني أنها تساعد فقط في حل إحدى المهام الأساسية في تركيب MFs - تثبيت جزيئات المرحلة المشتتة.

ومع ذلك ، يمكن أن يكون الأولييلامين شيئًا مثيرًا للاهتمام (أو خليطًا مع الأوليك).
إذا سنحت لنا فرصة ، فسنجربها بالتأكيد.

بمعنى آخر ، بمساعدة الأوليين ، يمكن تحويل الهيماتيت إلى أكسيد الحديد الأسود.
اتضح أنها مثيرة للاهتمام. بالنسبة للمغنتيت المستقر بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي ، نحصل على نسبة 2 و 3 تكافؤ من الحديد 1: 8. إنه ليس أكسيد الحديد الأسود بعد الآن !؟
وإذا امتصنا الأوليين على جزيئات الهيماتيت ، فهل سنحصل على أكسيد الحديد الأسود الحقيقي؟

لقد مرت 52 عامًا منذ أن اخترع ستيف بابيل ، موظف ناسا ، الموائع الحديدية. لقد حل مشكلة محددة للغاية: كيفية إجبار السائل الموجود في خزان وقود الصاروخ على الاقتراب من الفتحة التي تضخ منها المضخة الوقود في غرفة الاحتراق في ظل ظروف انعدام الوزن. عندها توصل Papel إلى حل غير تافه - لإضافة نوع من المواد المغناطيسية إلى الوقود من أجل التحكم في حركة الوقود في الخزان بمساعدة مغناطيس خارجي. هذه هي الطريقة التي ولدت بها السوائل الممغنطة.

استخدم بابيل أكسيد الحديد الأسود (Fe 3 O 4) كمادة مغناطيسية سحقها (طحن في خليط مع حمض الأوليك) باستخدام تقنية خاصة لعدة أيام. تم الحصول على معلق غرواني مستقر ، حيث توجد بثبات جزيئات صغيرة من أكسيد الحديد الأسود بحجم 0.1-0.2 ميكرون. يلعب حمض الأوليك في هذا النظام دور معدل السطح ، والذي يمنع جزيئات أكسيد الحديد الأسود من الالتصاق ببعضها البعض. براءة الاختراع S. Papella US 3215572 A (سائل مغناطيسي منخفض اللزوجة يتم الحصول عليه عن طريق التعليق الغرواني للجسيمات المغناطيسية) مفتوح ويمكن مشاهدته على الإنترنت. التركيب الكلاسيكي للسائل الممغنط هو 5٪ (بالحجم) من الجسيمات المغناطيسية ، و 10٪ من معدل السطح (أحماض الأوليك ، الستريك أو البولي أكريليك ، إلخ). الباقي مذيب عضوي ، بما في ذلك الزيوت السائلة.

انتعش الاهتمام بالسوائل المغناطيسية في السنوات الأخيرة ، ووجدوا اليوم بالفعل العديد من التطبيقات. إذا قمت بتطبيق مثل هذا السائل على مغناطيس نيوديميوم ، فسوف ينزلق المغناطيس على السطح بأقل مقاومة ، أي أن الاحتكاك سينخفض ​​بشكل حاد. على أساس السائل المغنطيسي الحديدي في الولايات المتحدة ، يتم تصنيع الطلاءات الماصة للرادار للطائرات. ويستخدم مبتكرو سيارة فيراري الشهيرة السائل المغنطيسي في تعليق السيارة: من خلال التلاعب بالمغناطيس ، يمكن للسائق أن يجعل التعليق أكثر صلابة أو ليونة في أي وقت. وهذه مجرد أمثلة قليلة.

السائل المغناطيسي مادة مذهلة. بمجرد وضعها في مجال مغناطيسي ، تتحد الجسيمات المغناطيسية المتباينة وتصطف على طول خطوط مجال القوة ، وتتحول إلى مادة صلبة تمامًا. اليوم ، تظهر الحيل السحرية بالسائل المغناطيسي ، والتي عند ملامستها للمغناطيس ، تتحول إلى قنافذ أو صبار ، لا تشوبها شائبة من حيث التماثل ، في العديد من العروض الترفيهية. بالطبع ، يمكنك شراء الموائع الممغنطة ، ولكن من المثير للاهتمام أن تصنعه بنفسك.

لقد كتبنا عن كيفية الحصول على سائل مغناطيسي ذاتي التصلب ، والذي سيسمح لك بفحص الهياكل المكونة من الجسيمات المغناطيسية تحت المجهر (الكيمياء والحياة ، 2015 ، العدد 11). وإليك وصفة أخرى لسائل مغناطيسي مغناطيسي محلي الصنع . خذ 50 مل من حبر طابعة الليزر. يتكون هذا المسحوق من 40٪ من أكسيد الحديد الأسود على الأقل ، وحجم الجسيمات منها 10 نانومتر أو أقل. يحتوي الحبر أيضًا بالضرورة على معدِّل سطحي بحيث لا تلتصق الجسيمات النانوية ببعضها البعض. إلى 50 مل من التونر ، أضف 30 مل من الزيت النباتي (ملعقتان كبيرتان) واخلط جيدًا ، دون تدخر وقت لهذه العملية. ستحصل على سائل أسود متجانس يشبه الكريما الحامضة. صبه الآن في وعاء زجاجي مسطح بجوانب بحيث لا يقل سمك الطبقة عن سنتيمتر واحد. أحضر مغناطيسًا أسفل قاع الحاوية ، وفي هذا المكان سيظهر القنفذ الصلب على الفور في السائل. يمكن تحريكه بمغناطيس. إذا قمت بإحضار المغناطيس إلى سطح السائل أو جانبه ، فسوف يقفز السائل فعليًا نحو المغناطيس ، لذا كن حذرًا. لتجنب هذه المشكلة ، يمكنك وضع السائل المغناطيسي في دورق مخروطي زجاجي صغير ، وملئه في منتصف الطريق أو أقل بقليل. قم بإمالة القارورة بحيث تتكون طبقة من السائل على طول جدارها ، وأمسك المغناطيس بالقرب من الزجاج.

يعتمد النجاح على قوة المغناطيس (يمكنك شراء مغناطيس نيوديميوم صغير من المتاجر) وجودة مسحوق الحبر. في الحالة الأخيرة ، يجب أن تتأكد من احتوائه على مسحوق مغناطيسي.

تتميز الأحبار الموجودة في خراطيش الطابعة بخصائص مغناطيسية مثيرة للاهتمام يمكنك تجربتها في وقت فراغك. تأثيرها مثير للغاية ، لأن السائل يبدأ في الوصول إلى المغناطيس ، وعلاوة على ذلك ، تشكل العناصر الفردية أشكالًا هندسية غريبة. صحيح ، ليست كل الأحبار مناسبة لتكرار هذه التعليمات خطوة بخطوة. ستكون هناك حاجة إلى أحبار ذات ألوان داكنة فقط ، حيث يتم تصنيع الأحبار الملونة بدون استخدام جزيئات مغناطيسية داكنة.

مواد

لصنع السائل المغناطيسي الخاص بك ، سوف تحتاج إلى:

• ورقة سميكة
• قفازات واقية؛
• قناع واقي
• دورق زجاجي فارغ
• ملصق بلاستيكي للتحريك.
• زيت نباتي؛
• ملعقة؛
• وعاء بلاستيكي واسع ، مثل طبق.

الخطوة 1. افتح الخرطوشة بعناية فائقة لصب مسحوق الحبر منها في دورق زجاجي. في المجموع ، ستحتاج إلى حوالي 50 مم من السائل. للتحقق مما إذا كان السائل الذي اخترته له خصائص مغناطيسية ، يكفي رسم مغناطيس على طول جدار الزجاج. إذا تم تنشيطه ، يمكن أن تستمر التجربة.

لا يشكل سائل الحبر خطورة على الصحة إلا إذا استنشقته أو شربته. هذا هو السبب في أنك تحتاج قبل هذا العمل إلى ارتداء قفازات واقية وقناع. لذلك فإنك تقلل من احتمالية الإصابة بالتسمم في حالة التلامس العرضي مع سائل على يديك.

الخطوة 2. إلى حجم البضائع التي تلقيتها بالفعل ، يجب إضافة ملعقتين كبيرتين من الزيت النباتي. باستخدام ملصق بلاستيكي ، امزج جيدًا التركيبة التي تلقيتها. لمواصلة التجربة ، يجب أن تكون موحدة.

الخطوه 3. السائل المغناطيسي الناتج تحتاج إلى سكبه بعناية في وعاء واسع. هذا هو بالضبط ما هو مطلوب لمعرفة كل ما سيحدث مع السائل المغناطيسي الناتج.

من أسفل اللوحة ، أحضر مغناطيسًا من الخارج. انتبه لما يحدث داخل الحاوية. عند نقطة التلامس مع المغناطيس ، يجب أن يتم جمع السائل بواسطة درنة على شكل قنفذ. هذه هي الجزيئات المغناطيسية التي يضيفها المصنعون إلى مسحوق الحبر. يمكن أن تكون أصغر أو أكبر ، وهذا يعتمد مرة أخرى على الشركة المصنعة.

الخطوة 4. باستخدام هذا السائل ، يمكنك عمل نمط مغناطيسي. للقيام بذلك ، تحتاج إلى صب بعض السائل على ورق سميك وإحضار مغناطيس من الخلف. عن طريق تحريكه من جانب إلى آخر ، سوف ترسم.

إذا لطخت أي أشياء أو أثاث بالحبر ، اشطف كل شيء بالماء البارد ، يجب أن تكون قادرًا على القيام بذلك دون مشاكل. لا ينبغي بأي حال من الأحوال استخدام الماء الساخن ، فإنه سيصلح الصبغة ، وسيكون من المستحيل غسلها.

هل رأيت سائلًا مغناطيسيًا من قبل؟ إنه مشابه للمعدن السائل ويتوسع بالإبر إذا أحضرت مغناطيسًا إليه. ستجد هنا تعليمات حول كيفية صنع الموائع الممغنطة بيديك في المنزل.

النظرية هي أن طابعات الليزر الحديثة تحتوي على معدن المغنتيت (Fe3O4). إنها ضرورية حتى تلتصق جزيئات الحبر بالورق. يستجيب هذا المعدن للمجالات المغناطيسية وبالتالي فهو مناسب تمامًا لتجربتنا.

الخطوة 1: المواد

• قفازات واقية
• قناع واقي
• كوب قياس الزجاج
• خرطوشة (قديمة) من طابعة أو آلة تصوير
• عصا التحريك
• وعاء صغير وقطعة ورق
• مغناطيس نيوديميوم قوي

الخطوة 2: اجمع مسحوق الحبر

صب مسحوق الحبر من الخرطوشة بحذر في الدورق الزجاجي. أنت بحاجة إلى حوالي 50 مل.
اسحب المغناطيس عبر الجزء الخارجي من الزجاج للتأكد من أن مسحوق الحبر مغناطيسي

كن حذرًا: يعتبر التونر آمنًا نسبيًا طالما أنك لا تستنشقه أو تشربه ، لكنه يرش بسهولة جدًا ويخلق الكثير من الأوساخ ، لذا ارتدِ قفازات وقناعًا للحماية.

الخطوة 3: أضف الزيوت

أضف ملعقتين كبيرتين من الزيت.

الخطوة 4: قلّب

قلّب حتى يصبح السائل متجانسًا تمامًا.

الخطوة 5: تفاعل المغناطيس

1. صب بعض السائل في وعاء صغير.
2. ضع مغناطيسًا أسفل الحاوية
3. سيبدأ السائل في التوسع!

إذا كانت النتيجة لا تشبه ما تراه في الصورة ، فمن المحتمل أن تكون هناك مشكلة في مسحوق الحبر. تحتوي بعض العلامات التجارية على مكونات مغناطيسية أكثر أو أقل. يمكنك أيضًا محاولة إضافة القليل من الزيت ، أو العكس ، قم بإزالته. لا تحتوي بعض العلامات التجارية على الموائع الممغنطة على الإطلاق - إذن ستحتاج إلى العثور على خرطوشة أخرى.

الخطوة 6: ماجيك إنك

1. الآن صب بعض ferrofluid على الورق
2. حرك المغناطيس أسفل الورق
3. لديك "رسومات مغناطيسية"!

إذا لطخت كل شيء بالحبر ، استخدم مكنسة كهربائية لتنظيفه أو اشطفه بالماء البارد. لا تستخدم الماء الساخن ولا تفرك المناطق الملطخة بالحبر حيث يمكنك فرك الحبر على السطح بشكل دائم.