DIY magneettinen neste kotona. DIY ferromagneettinen neste lasertulostinpatruunalla. Magneettisen nesteen valmistus mekaanisesti

Tieteellisistä löydöistä kaukana olevalle henkilölle, joka sanoi hyvästit fysiikalle tai kemialle koulussa, monet asiat näyttävät epätavallisilta. Käyttäen esimerkiksi sähkölaitteita jokapäiväisessä elämässä, emme ajattele, miten ne tarkalleen toimivat, pitäen sivilisaation edut itsestäänselvyytenä. Mutta kun kyse on jostakin, joka ylittää jokapäiväisen havainnon, jopa aikuiset hämmästyvät, kuten lapset, ja alkavat uskoa ihmeisiin.

Miten muuten kuin taikuudella voidaan selittää kolmiulotteisten hahmojen, kukkien ja pyramidien, maagisten maalausten, jotka korvaavat toisiaan näennäisesti tavallisesta nesteestä, ilmaantuminen? Mutta se ei ole taikuutta, vaan tiede tarjoaa perustelut sille, mitä tapahtuu.

Mikä on ferrofluidi?

Puhumme ferrofluidista - kolloidisesta järjestelmästä, joka koostuu vedestä tai muusta orgaanisesta liuottimesta, joka sisältää pieniä magnetiittihiukkasia, ja mistä tahansa materiaalista, joka sisältää rautaa. Niiden koko on niin pieni, että on vaikea edes kuvitella: ne ovat kymmeniä kertoja ohuempia kuin ihmisen hiukset! Tällaiset mikroskooppiset kokoindikaattorit mahdollistavat niiden tasaisen jakautumisen liuottimessa lämpöliikkeen avulla.

Toistaiseksi, niin kauan kuin ulkopuolista vaikutusta ei ole, neste on tyyni, peiliä muistuttava. Mutta heti kun tuot tähän "peiliin" suunnatun magneettikentän, se herää eloon ja näyttää katsojalle hämmästyttäviä kolmiulotteisia kuvia: maagiset kukat kukkivat, liikkuvat hahmot kasvavat pinnalla muuttuen kentän vaikutuksesta.

Magneettikentän voimakkuudesta ja suunnasta riippuen kuvat muuttuvat silmiemme edessä - nesteen pinnalle ilmestyvistä vaaleista, tuskin havaittavista väreistä neulojen ja piikkien läpi, jotka muuttavat terävyyttä ja kaltevuutta ja kasvavat kukiksi ja puiksi.

Kyky luoda värimaalauksia taustavalolla, todella lumoava katsojalle, paljastaa hänelle tuntemattoman maailman.

Valitettavasti metallihiukkaset, vaikka niitä kutsutaan ferromagneettisiksi, eivät ole ferromagneettisia täydessä merkityksessä, koska ne eivät voi säilyttää tuloksena olevaa muotoaan magneettikentän katoamisen jälkeen. Koska niillä ei ole omaa magnetointiaan. Tässä suhteessa tämän löydön käyttö, joka ei muuten ole täysin uusi - sen teki amerikkalainen Rosenzweig viime vuosisadan puolivälissä, ei ole löytynyt laajaa sovellusta.

Kuinka valmistaa ja missä käytetään ferromagneettista nestettä?

Ferronesteitä käytetään elektroniikassa ja autoteollisuudessa, ja haluaisin uskoa, että niiden laaja käyttö on aivan nurkan takana ja nanoteknologian kehittyessä niitä käytetään melko laajasti. Sillä välin tämä on enimmäkseen hauskaa ihailevalle yleisölle, jota hemmottelevat erilaiset silmälasit.

Kolmiulotteiset maalaukset saavat katsomaan niitä hengitystä pidätellen, epäilemään, onko kyseessä montaasi, ja etsimään tapahtumille selitystä ainakin Internetistä. Kuka tietää, ehkä pikkupoika, joka tänään katselee metallisia "eläviä" värejä ja hahmoja suu auki, löytää huomenna täysin uudenlaisen sovelluksen tälle ilmiölle ja tekee vallankumouksen tieteessä ja tekniikassa. Mutta se on huomenna, mutta toistaiseksi, katso ja nauti!

Tatjana Albertovna,
Olet tietysti oikeassa - karboksyyliryhmän ionisidos on vahvempi kuin amiinin luovuttaja-akseptorisidos. Mutta jälkimmäisessä tapauksessa hiukkasen pintakerroksen elektronirakenne on vähemmän häiriintynyt, mikä on erityisen tärkeää nanoobjekteille (koon pienentyessä pinnalla olevien atomien osuus kasvaa). Etanoliamiinit eivät saa stabiloida magnetiittia, koska 1) pieni molekyyli, steerinen tekijä on riittämätön 2) hydrofiilinen, ei häiritse hiukkasen kosketusta veden (ja liuenneen hapen) kanssa. Silti oleyyliamiini voi olla mielenkiintoinen stabilointiaine (tai seos oleiinin kanssa). Kysymys ei kuulu aiheeseen: oletko yrittänyt tuottaa magnetiittia (ensimmäinen vaihe, yhteissaostus) magneettikentässä? Jotain pitäisi olla tilattu (esim. tikkuja) :))
Vladimir Vladimirovich,
Kirjallisuuden mukaan Fe(III) voi hapettaa tyydyttymättömiä rasvahappoja. Toisin sanoen öljyhapon avulla hematiitti voidaan muuttaa magnetiitiksi. Tässä on hauska (vain Angelina Valerievnalle:)

Alexander Borisovich, olen täysin samaa mieltä kanssasi etanoliamiineista.
Yritin käyttää niitä magnetiitin stabilointiin 20 vuotta sitten, kun magneettisten nesteiden synteesiä juuri tutkittiin. Yrityksiin luoda vakaita kolloidisia järjestelmiä liittyi jatkuva etsiminen jotain uutta. Ilman virheitä, jopa teoreettisesta näkökulmasta ilmeisiä, tuloksia tai ymmärrystä ei tule koskaan.

...karboksyyliryhmän ionisidos on vahvempi kuin amiinin luovuttaja-akseptorisidos. Mutta jälkimmäisessä tapauksessa hiukkasen pintakerroksen elektronirakenne on vähemmän häiriintynyt, mikä on erityisen tärkeää nanoobjekteille...
Meille tärkeintä on ennen kaikkea adsorptiovuorovaikutuksen energia. Ymmärtääkseni mitä suurempi energia, sitä suurempia muutoksia pintakerroksen elektronirakenteessa tapahtuu kemisorption seurauksena ja päinvastoin. Kaikki on loogista. Kysymys: Ovatko tällaiset muutokset negatiivisia magnetiittihiukkasille, joiden keskimääräinen halkaisija on 10 nm? Tai päinvastoin. Juuri tässä tapauksessa kemisorption seurauksena pintakerroksen elektronirakenteessa tapahtuvat muutokset vahvistavat adsorptiovuorovaikutuksia entisestään ja auttavat siten vain ratkaisemaan yhden MF:n synteesin päätehtävästä - dispergoituneiden faasien hiukkasten stabiloinnin.

Silti oleyyliamiini voi olla mielenkiintoinen kohde (tai seos oleiinin kanssa).
Jos on mahdollisuus, niin ehdottomasti kokeillaan.

Toisin sanoen öljyhapon avulla hematiitti voidaan muuttaa magnetiitiksi.
Se osoittautuu mielenkiintoiseksi. Pinta-aktiivisella aineella stabiloidulle magnetiitille saadaan 2- ja 3-arvoisen raudan suhde 1:8. Tämä ei ole enää magnetiittia!?
Ja jos adsorboimme öljyhappoa hematiittihiukkasiin, saammeko todellista magnetiittia?

On kulunut 52 vuotta siitä, kun NASAn työntekijä Steve Papell keksi ferronesteen. Hän ratkaisi hyvin erityistä ongelmaa: kuinka painottomuuden olosuhteissa pakottaa raketin polttoainesäiliössä oleva neste lähestymään reikää, josta pumppu pumppasi polttoainetta polttokammioon. Silloin Papell keksi ei-triviaalin ratkaisun - jonkinlaisen magneettisen aineen lisäämisen polttoaineeseen polttoaineen liikkeen säätelemiseksi säiliössä ulkoisen magneetin avulla. Näin syntyi ferromagneettinen neste.

Papell käytti magnetiittia (Fe 3 O 4) magneettisena aineena, jota hän murskasi erityisellä tekniikalla (jauhettu öljyhapon kanssa) useiden päivien ajan. Tuloksena oli stabiili kolloidinen suspensio, jossa oli stabiilisti pieniä, kooltaan 0,1-0,2 mikronia olevia magnetiittihiukkasia. Öljyhappo tässä järjestelmässä toimi pinnan modifioijana, joka esti magnetiittihiukkasia tarttumasta yhteen. S. Papellan patentti US 3215572 A (Matalan viskositeetin magneettinen neste, joka saadaan magneettisten hiukkasten kolloidisesta suspensiosta) on avoin ja se on katsottavissa Internetissä. Ferromagneettisen nesteen klassinen koostumus on 5 % (tilavuudesta) magneettisia hiukkasia, 10 % pintamodifioijaa (öljy-, sitruuna- tai polyakryylihappoa jne.). Loput ovat orgaanisia liuottimia, mukaan lukien nestemäiset öljyt.

Kiinnostus magneettisia nesteitä kohtaan on herännyt viime vuosina, ja nykyään niille on jo löydetty monia käyttökohteita. Jos levität tällaista nestettä neodyymimagneettiin, magneetti liukuu pinnan yli minimaalisella vastuksella, eli kitka vähenee jyrkästi. Lentokoneiden radio-absorboivia pinnoitteita valmistetaan Yhdysvalloissa ferromagneettiseen nesteeseen perustuen. Ja kuuluisan Ferrarin luojat käyttävät magnetorheologista nestettä auton jousituksessa: magneettia manipuloimalla kuljettaja voi tehdä jousituksen kovemmaksi tai pehmeämmäksi milloin tahansa. Ja nämä ovat vain muutamia esimerkkejä.

Magneettinen neste on hämmästyttävä materiaali. Kun asetat sen magneettikenttään, hajallaan olevat magneettiset hiukkaset yhdistyvät ja asettuvat riviin kenttäviivoja pitkin muuttuen täysin kiinteäksi aineeksi. Nykyään monissa viihdeohjelmissa esitetään temppuja magneettinesteellä, jotka magneetin kanssa kosketuksissa muuttuvat siileiksi tai kaktuksiksi, jotka ovat symmetrisesti moitteettomia. Tietysti voit ostaa ferromagneettista nestettä, mutta on paljon mielenkiintoisempaa tehdä se itse.

Kirjoitimme kuinka saada itsekovettuva magneettineste, jonka avulla voit tutkia magneettisten hiukkasten muodostamia rakenteita mikroskoopilla ("Kemia ja elämä", 2015, nro 11). Ja tässä on toinen kotitekoisen resepti ferromagneettinen neste. Ota 50 ml lasertulostimen väriainetta. Tämä jauhe koostuu vähintään 40 % magnetiitista, jonka hiukkaskoko on 10 nanometriä tai vähemmän. Väriaine sisältää myös välttämättä pintamodifioijaa, jotta nanopartikkelit eivät tartu yhteen. Lisää 30 ml kasviöljyä (kaksi ruokalusikallista) 50 ml:aan väriainetta ja sekoita huolellisesti, säästämättä aikaa tässä prosessissa. Tuloksena on musta homogeeninen neste, joka on samanlainen kuin smetana. Kaada se nyt tasaiseen lasiastiaan, jossa on sivut niin, että kerrospaksuus on vähintään senttimetri. Aseta magneetti säiliön pohjan alle ja kova siili ilmestyy välittömästi nesteeseen tässä vaiheessa. Sitä voidaan siirtää magneetin avulla. Jos tuot magneetin nesteen pinnalle tai sivulta, neste kirjaimellisesti hyppää ulos magneettia kohti, joten ole varovainen. Tämän ongelman välttämiseksi voit asettaa magneettisen nesteen pieneen lasiseen erlenmeyerpulloon täyttämällä sen puoliväliin tai hieman vähemmän. Kallista pulloa nestekerroksen muodostamiseksi pullon kylkeen ja pidä magneettia lähellä lasia.

Menestys riippuu magneetin vahvuudesta (pientä neodyymimagneettia voi ostaa kaupoista) ja väriaineen laadusta. Jälkimmäisessä tapauksessa sinun on varmistettava, että se sisältää magneettista jauhetta.

Tulostinpatruunoissa olevilla väriaineilla on mielenkiintoisia magneettisia ominaisuuksia, joita voit kokeilla rauhassa. Niiden tuottama vaikutus on erittäin mielenkiintoinen, koska neste alkaa vetää kohti magneettia ja lisäksi yksittäiset elementit muodostavat outoja geometrisia muotoja. Totta, kaikki väriaineet eivät sovellu näiden vaiheittaisten ohjeiden toistamiseen. Vain tummia väriaineita tarvitaan, koska värilliset väriaineet valmistetaan ilman tummia magneettisia hiukkasia.

Materiaalit

Magneettisen nesteen valmistamiseksi omin käsin tarvitset:

• paksu paperiarkki;
• suojakäsineet;
• suojanaamari;
• tyhjä lasi kuppi;
• muovinen tarra sekoittamiseen;
• kasviöljy;
• lusikka;
• leveä muovisäiliö, kuten lautanen.

Vaihe 1. Avaa kasetti varovasti, jotta voit kaataa väriaineen siitä lasikuppiin. Yhteensä tarvitset noin 50 mm nestettä. Tarkista, onko valitsemallasi nesteellä magneettisia ominaisuuksia, ajamalla magneetti lasin seinää pitkin. Jos se on aktivoitu, kokeilua voidaan jatkaa.

Väriaineneste ei ole terveydelle haitallista, ellet hengitä tai juo sitä. Siksi sinun on käytettävä suojakäsineitä ja maskia ennen tämän työn suorittamista. Näin vähennät myrkytyksen todennäköisyyttä, jos nestettä joutuu vahingossa käsillesi.

Vaihe 2. Jo vastaanottamiesi tavaroiden määrään sinun on lisättävä kaksi ruokalusikallista kasviöljyä. Sekoita saamasi seos huolellisesti muovitarralla. Kokeen jatkamiseksi sen on oltava homogeeninen.

Vaihe 3. Sinun on kaada saatu magneettinen neste varovasti leveään astiaan. Juuri tätä tarvitaan nähdäksesi kaiken, mitä tapahtuu tuloksena olevalle magneettiselle nesteelle.

Levitä magneetti levyn pohjasta sen ulkopuolelle. Kiinnitä huomiota siihen, mitä säiliön sisällä tapahtuu. Magneetin kosketuskohdassa neste tulee kerätä tilavaan siilin muotoiseen tuberkkeliin. Nämä ovat magneettisia hiukkasia, joita valmistajat lisäävät väriaineeseen. Ne voivat olla pienempiä tai suurempia, mikä taas riippuu valmistajasta.

Vaihe 4. Tällä nesteellä voit tehdä magneettikuvion. Tätä varten sinun on kaadettava osa nesteestä paksulle paperille ja pidettävä magneettia takapuolella. Siirtämällä sitä puolelta toiselle, piirrät.

Jos tahraat esineitä tai huonekaluja väriaineella, huuhtele kaikki pois kylmällä vedellä, sinun pitäisi pystyä tekemään tämä ilman ongelmia. Älä missään tapauksessa käytä kuumaa vettä, sillä se kiinnittää pigmentin ja tekee sen pesemisen mahdottomaksi.

Oletko koskaan nähnyt magneettista nestettä? Se näyttää nestemäiseltä metallilta ja laajenee neuloilla, jos tuot siihen magneetin. Täältä löydät ohjeet ferromagneettisen nesteen valmistamiseen omin käsin kotona.

Teoria on tämä: nykyaikaiset lasertulostimet sisältävät mineraalimagnetiittia (Fe3O4). Sitä tarvitaan, jotta maalihiukkaset tarttuvat paperiin. Tämä mineraali reagoi magneettikenttiin ja soveltuu siksi hyvin kokeiluamme.

Vaihe 1: Materiaalit

• Suojakäsineet
• Suojaava maski
• Lasinen mittakuppi
• Kasetti (vanha) tulostimesta tai kopiokoneesta
• Sekoituspuikko
• Pieni astia ja pala paperia
• Vahva neodyymimagneetti

Vaihe 2: Kerää väriaine

Kaada väriaine varovasti kasetista lasikuppiin. Tarvitset noin 50 ml.
Käytä magneettia KUPPIN ULKOPUOLELLA varmistaaksesi, että väriaine on magneettinen.

Ole varovainen: Väriaine on suhteellisen turvallista, kunhan et hengitä tai juo sitä, mutta se suihkuttaa hyvin helposti ja aiheuttaa paljon sotkua, joten käytä suojakäsineitä ja maskia.

Vaihe 3: Lisää öljyä

Lisää kaksi ruokalusikallista öljyä.

Vaihe 4: Sekoita

Sekoita, kunnes nesteestä tulee täysin homogeeninen.

Vaihe 5: Magneettireaktio

1. Kaada nestettä pieneen astiaan.
2. Aseta magneetti säiliön pohjan alle
3. Neste alkaa laajentua!

Jos tulos ei näytä samalta kuin kuvassa, ongelma on todennäköisesti väriaineessa. Jotkut merkit sisältävät enemmän tai vähemmän magneettisia komponentteja. Voit myös yrittää lisätä hieman öljyä tai päinvastoin poistaa sen. Jotkut merkit eivät sisällä ferronestettä ollenkaan - silloin sinun on löydettävä toinen patruuna.

Vaihe 6: Magic Ink

1. Kaada nyt vähän magneettista nestettä paperille
2. Siirrä magneetti paperin alle
3. Saat "magneettipiirroksia"!

Jos tahraat kaiken ympärilläsi väriaineella, puhdista tai huuhtele kylmällä vedellä pölynimurilla. Älä käytä kuumaa vettä tai hankaa väriaineen tahriintunutta aluetta – tämä voi saada väriaineen hankautumaan pintaan pysyvästi.