Fluido magnético de bricolaje en casa. Líquido ferromagnético de bricolaje con un cartucho de impresora láser. Fabricación mecánica de fluido magnético.

Para una persona alejada de los descubrimientos científicos, que se despidió de la física o la química en la escuela, muchas cosas le parecen inusuales. Al utilizar, por ejemplo, aparatos eléctricos en la vida cotidiana, no pensamos en cómo funcionan exactamente, dando por sentados los beneficios de la civilización. Pero cuando se trata de algo que va más allá de la percepción cotidiana, incluso los adultos se sorprenden, como los niños, y empiezan a creer en los milagros.

¿Cómo se puede explicar, además de la magia, el fenómeno de la aparición de figuras tridimensionales, flores y pirámides, pinturas mágicas que se reemplazan entre sí a partir de un líquido aparentemente ordinario? Pero no es magia, la ciencia proporciona una justificación de lo que está sucediendo.

¿Qué es el ferrofluido?

Estamos hablando de un ferrofluido, un sistema coloidal formado por agua u otro disolvente orgánico que contiene pequeñas partículas de magnetita y cualquier material que contenga hierro. Sus tamaños son tan pequeños que es incluso difícil de imaginar: ¡son decenas de veces más delgados que un cabello humano! Estos indicadores de tamaño microscópicos permiten que se distribuyan uniformemente en el disolvente mediante movimiento térmico.

Por el momento, mientras no haya influencias externas, el líquido está tranquilo, parecido a un espejo. Pero tan pronto como se aplica un campo magnético dirigido a este "espejo", cobra vida, mostrando al espectador sorprendentes imágenes tridimensionales: florecen flores mágicas, en la superficie crecen figuras en movimiento que cambian bajo la influencia del campo.

Dependiendo de la fuerza y ​​dirección del campo magnético, las imágenes cambian ante nuestros ojos: desde ligeras ondas apenas perceptibles que aparecen en la superficie del líquido, hasta agujas y picos que cambian de nitidez e inclinación y crecen hasta convertirse en flores y árboles.

La capacidad de crear pinturas en color a contraluz, realmente fascinante para el observador, le revela un mundo desconocido.

Desafortunadamente, las partículas metálicas, aunque se denominan ferromagnéticas, no lo son en el sentido pleno, ya que no pueden conservar su forma resultante después de la desaparición del campo magnético. Porque no tienen magnetización propia. En este sentido, el uso de este descubrimiento, que, por cierto, no es del todo nuevo: fue realizado por el estadounidense Rosenzweig a mediados del siglo pasado, no ha encontrado una amplia aplicación.

¿Cómo fabricar y dónde se utiliza el fluido ferromagnético?

Los ferrofluidos se utilizan en la electrónica y en la industria automovilística, y me gustaría creer que su uso generalizado está a la vuelta de la esquina y que con el desarrollo de la nanotecnología se utilizarán de forma bastante amplia. Mientras tanto, esto es sobre todo diversión para el público admirador, mimado por los distintos tipos de espectáculos.

Las pinturas tridimensionales te hacen mirarlas con gran expectación, dudar de si se trata de un montaje y buscar una explicación a lo que está sucediendo, al menos en Internet. Quién sabe, tal vez un niño que hoy observa con la boca abierta colores y figuras metálicas “vivas” encuentre mañana una aplicación fundamentalmente nueva para este fenómeno, revolucionando la ciencia y la tecnología. Pero eso es mañana, pero por ahora, ¡mira y disfruta!

Tatiana Albertovna,
Por supuesto, tiene razón: el enlace iónico del grupo carboxilo es más fuerte que el enlace donante-aceptor de la amina. Pero en el último caso, la estructura electrónica de la capa superficial de la partícula se altera menos, lo que es especialmente importante para los nanoobjetos (a medida que disminuye el tamaño, aumenta la proporción de átomos en la superficie). Las etanolaminas no deberían estabilizar la magnetita, porque 1) una molécula pequeña, el factor estérico es insuficiente 2) hidrófila, no interfiere con el contacto de la partícula con el agua (y el oxígeno disuelto). Aún así, la oleilamina puede ser un estabilizador interesante (o una mezcla con oleína). La pregunta está fuera de tema: ¿ha intentado producir magnetita (primera etapa, coprecipitación) en un campo magnético? Debería haber algo ordenado (palos, por ejemplo) :))
Vladimir Vladimirovich,
Según la literatura, el Fe(III) puede oxidar ácidos grasos insaturados. En otras palabras, con la ayuda del ácido oleico, la hematita se puede convertir en magnetita. Aquí hay uno gracioso (sólo para Angelina Valerievna :)

Alexander Borisovich, estoy totalmente de acuerdo contigo sobre las etanolaminas.
Intenté usarlos para estabilizar la magnetita hace 20 años, cuando recién se estaban explorando enfoques para la síntesis de fluidos magnéticos. Los intentos de crear sistemas coloidales estables estuvieron acompañados de una búsqueda constante de algo nuevo. Sin errores, incluso los más obvios desde un punto de vista teórico, nunca habrá resultados ni comprensión.

...el enlace iónico del grupo carboxilo es más fuerte que el enlace donante-aceptor de la amina. Pero en el último caso, la estructura electrónica de la capa superficial de la partícula se altera menos, lo que es especialmente importante para los nanoobjetos...
Lo importante para nosotros es, en primer lugar, la energía de la interacción de adsorción. Según tengo entendido, cuanto mayor es la energía, mayores son los cambios en la estructura electrónica de la capa superficial como resultado de la quimisorción, y viceversa. Todo es lógico. Pregunta: ¿son negativos estos cambios para las partículas de magnetita con un diámetro medio de 10 nm? O viceversa. Precisamente en este caso, los cambios en la estructura electrónica de la capa superficial como consecuencia de la quimisorción hacen que las interacciones de adsorción sean aún más fuertes y, por lo tanto, sólo ayudan a resolver una de las tareas principales en la síntesis de MF: la estabilización de partículas en fase dispersa.

Aún así, la oleilamina puede ser un objeto interesante (o una mezcla con oleína).
Si existe la oportunidad, definitivamente la intentaremos.

En otras palabras, con la ayuda del ácido oleico, la hematita se puede convertir en magnetita.
Resulta interesante. Para la magnetita estabilizada por un tensioactivo, obtenemos una proporción de hierro bivalente y trivalente de 1:8. ¿¡Esto ya no es magnetita!?
Y si adsorbemos ácido oleico en partículas de hematita, ¿obtendremos verdadera magnetita?

Han pasado 52 años desde que el empleado de la NASA Steve Papell inventó el ferrofluido. Estaba resolviendo un problema muy específico: cómo, en condiciones de ingravidez, forzar que el líquido del tanque de combustible del cohete se acercara al orificio desde el cual la bomba bombeaba combustible hacia la cámara de combustión. Fue entonces cuando a Papell se le ocurrió una solución no trivial: agregar algún tipo de sustancia magnética al combustible para controlar el movimiento del combustible en el tanque mediante un imán externo. Así nació el líquido ferromagnético.

Papell utilizó magnetita (Fe 3 O 4) como sustancia magnética, que trituró mediante una tecnología especial (molida en una mezcla con ácido oleico) durante muchos días. El resultado fue una suspensión coloidal estable en la que existían de forma estable pequeñas partículas de magnetita de 0,1 a 0,2 micrones de tamaño. El ácido oleico en este sistema desempeñaba el papel de modificador de la superficie, lo que impedía que las partículas de magnetita se pegaran entre sí. La patente US 3215572 A de S. Papella (Fluido magnético de baja viscosidad obtenido por suspensión coloidal de partículas magnéticas) está abierta y puede consultarse en Internet. La composición clásica de un fluido ferromagnético es 5% (en volumen) de partículas magnéticas, 10% de modificador de superficie (ácido oleico, cítrico o poliacrílico, etc.). El resto es disolvente orgánico, incluidos los aceites líquidos.

El interés por los fluidos magnéticos ha resurgido en los últimos años y hoy en día ya han encontrado numerosas aplicaciones. Si aplica dicho líquido a un imán de neodimio, el imán se deslizará sobre la superficie con una resistencia mínima, es decir, la fricción disminuirá drásticamente. Los revestimientos radioabsorbentes para aviones se fabrican en EE. UU. a base de fluido ferromagnético. Y los creadores del famoso Ferrari utilizan un líquido magnetorreológico en la suspensión del coche: manipulando el imán, el conductor puede endurecer o suavizar la suspensión en cualquier momento. Y estos son sólo algunos ejemplos.

El fluido magnético es un material asombroso. Una vez que lo colocas en un campo magnético, las partículas magnéticas dispersas se unen y se alinean a lo largo de las líneas del campo, convirtiéndose en una sustancia completamente sólida. Hoy en día, en muchos programas de entretenimiento se muestran trucos con fluido magnético, que al entrar en contacto con un imán se convierte en erizos o cactus impecables en términos de simetría. Por supuesto, puedes comprar líquido ferromagnético, pero es mucho más interesante hacerlo tú mismo.

Escribimos sobre cómo obtener un fluido magnético autoendurecible, que permitirá examinar las estructuras formadas por partículas magnéticas bajo un microscopio (“Química y vida”, 2015, n. 11). Y aquí tienes otra receta casera. fluido ferromagnético. Tome 50 ml de tóner para impresora láser. Este polvo se compone de al menos un 40% de magnetita, cuyo tamaño de partícula es de 10 nanómetros o menos. El tóner también contiene necesariamente un modificador de superficie para que las nanopartículas no se peguen entre sí. Añade 30 ml de aceite vegetal (dos cucharadas) a 50 ml de tónico y mezcla bien, sin perder tiempo en este proceso. El resultado será un líquido negro homogéneo, similar a la crema agria. Ahora viértalo en un recipiente de vidrio plano con lados para que el espesor de la capa sea de al menos un centímetro. Coloque un imán debajo del fondo del recipiente e inmediatamente aparecerá un erizo duro en el líquido en este punto. Se puede mover mediante un imán. Si llevas un imán a la superficie del líquido o desde un lado, el líquido literalmente saltará hacia el imán, así que ten cuidado. Para evitar este problema, puedes colocar el fluido magnético en un pequeño matraz cónico de vidrio, llenándolo hasta la mitad o un poco menos. Incline el matraz para crear una capa de líquido a lo largo del costado del matraz y sostenga el imán cerca del vaso.

El éxito depende de la fuerza del imán (se puede comprar un pequeño imán de neodimio en las tiendas) y de la calidad del tóner. En este último caso, debes asegurarte de que contenga polvo magnético.

Los tóneres que se encuentran en los cartuchos de impresora tienen propiedades magnéticas interesantes con las que puedes experimentar cuando quieras. El efecto que producen es muy interesante, porque el líquido comienza a ser atraído hacia el imán y, además, los elementos individuales forman extrañas formas geométricas. Es cierto que no todos los tóners son adecuados para repetir estas instrucciones paso a paso. Sólo se necesitarán tóneres de colores oscuros, ya que los tóneres de color se fabrican sin el uso de partículas magnéticas oscuras.

Materiales

Para hacer fluido magnético con tus propias manos, necesitarás:

• hoja de papel gruesa;
• Guantes protectores;
• máscara protectora;
• vaso de vidrio vacío;
• pegatina de plástico para revolver;
• aceite vegetal;
• cuchara;
• un recipiente de plástico ancho, como un plato.

Paso 1. Abra con mucho cuidado el cartucho para verter el tóner en un vaso de vidrio. En total necesitarás unos 50 mm de líquido. Para comprobar si el líquido que ha elegido tiene propiedades magnéticas, simplemente pase un imán a lo largo de la pared del vaso. Si está activado, el experimento puede continuar.

El líquido de tóner no es perjudicial para la salud a menos que lo inhale o lo beba. Por eso es necesario utilizar guantes protectores y una mascarilla antes de realizar este trabajo. De esta manera reducirá la probabilidad de intoxicación si accidentalmente el líquido entra en contacto con sus manos.

Paso 2. Al volumen de productos que ya recibió, debe agregar dos cucharadas de aceite vegetal. Con una pegatina de plástico, mezcle bien la mezcla que recibió. Para continuar el experimento, debe ser homogéneo.

Paso 3. Debe verter con cuidado el fluido magnético resultante en un recipiente ancho. Esto es exactamente lo que se necesita para ver todo lo que sucederá con el fluido magnético resultante.

Aplique un imán desde la parte inferior de la placa hacia el exterior. Preste atención a lo que sucede dentro del contenedor. En el punto de contacto del imán, el líquido debe recogerse en un tubérculo voluminoso en forma de erizo. Estas son las partículas magnéticas que los fabricantes añaden al tóner. Pueden ser más pequeños o más grandes, lo que nuevamente depende del fabricante.

Etapa 4. Con este líquido puedes hacer un patrón magnético. Para hacer esto, vierta un poco del líquido sobre papel grueso y sostenga un imán en la parte posterior. Moviéndolo de lado a lado, dibujarás.

Si mancha algún objeto o mueble con tóner, enjuaga todo con agua fría, deberías poder hacerlo sin problemas. Bajo ningún concepto debes utilizar agua caliente, fijará el pigmento y será imposible eliminarlo.

¿Has visto alguna vez un fluido magnético? Parece metal líquido y se expande con agujas si le acercas un imán. Aquí encontrará instrucciones sobre cómo hacer líquido ferromagnético con sus propias manos en casa.

La teoría es la siguiente: las impresoras láser modernas contienen el mineral magnetita (Fe3O4). Es necesario para que las partículas de pintura se adhieran al papel. Este mineral reacciona a los campos magnéticos y, por tanto, es muy adecuado para nuestro experimento.

Paso 1: Materiales

• Guantes protectores
• Máscara protectora
• Taza medidora de vidrio
• Cartucho (viejo) de una impresora o fotocopiadora
• palo para revolver
• Un recipiente pequeño y un trozo de papel.
• Fuerte imán de neodimio

Paso 2: recoger el tóner

Vierta con cuidado el tóner del cartucho en un vaso de vidrio. Necesitas unos 50 ml.
Pase un imán por el EXTERIOR DE LA TAZA para asegurarse de que el tóner sea magnético.

Tenga cuidado: el tóner es relativamente seguro siempre que no lo inhale ni lo beba, pero se rocía muy fácilmente y crea mucho desorden, así que use guantes protectores y una mascarilla.

Paso 3: agregue aceite

Agrega dos cucharadas de aceite.

Paso 4: revuelva

Remueve hasta que el líquido se vuelva completamente homogéneo.

Paso 5: reacción magnética

1. Vierta un poco de líquido en un recipiente pequeño.
2. Coloque un imán debajo del fondo del recipiente.
3. ¡El líquido comenzará a expandirse!

Si el resultado no se parece al que ves en la foto, lo más probable es que haya un problema con el tóner. Algunas marcas contienen componentes más o menos magnéticos. También puedes probar a añadir un poco más de aceite, o viceversa, retirándolo. Algunas marcas no contienen ningún ferrofluido; entonces deberá buscar otro cartucho.

Paso 6: tinta mágica

1. Ahora vierte un poco de fluido magnético sobre el papel.
2. Mueve el imán debajo del papel.
3. ¡Obtienes “dibujos magnéticos”!

Si mancha todo a su alrededor con tóner, use una aspiradora para limpiar o enjuague con agua fría. No utilice agua caliente ni frote las áreas manchadas con tóner; esto puede hacer que el tóner se frote permanentemente en la superficie.