DIY մագնիսական հեղուկ տանը: DIY ֆերոմագնիսական հեղուկ լազերային տպիչի քարթրիջով: Մագնիսական հեղուկի մեխանիկական արտադրություն

Գիտական ​​բացահայտումներից հեռու մարդուն, ով դպրոցում հրաժեշտ է տվել ֆիզիկային կամ քիմիայի, շատ բաներ անսովոր են թվում։ Օգտագործելով, օրինակ, էլեկտրական սարքերը առօրյա կյանքում, մենք չենք մտածում այն ​​մասին, թե ինչպես են դրանք աշխատում՝ քաղաքակրթության օգուտները համարելով ինքնին: Բայց երբ խոսքը գնում է մի բանի մասին, որը դուրս է ամենօրյա ընկալումից, նույնիսկ մեծերն են զարմանում, ինչպես երեխաները, և սկսում են հավատալ հրաշքներին:

Ինչո՞վ, բացի կախարդանքից, կարելի է բացատրել սովորական թվացող հեղուկից միմյանց փոխարինող եռաչափ ֆիգուրների, ծաղիկների ու բուրգերի, կախարդական նկարների առաջացման ֆենոմենը։ Բայց դա կախարդանք չէ, գիտությունը հիմնավորում է այն, ինչ տեղի է ունենում:

Ի՞նչ է ֆերոֆլյուդը:

Խոսքը ֆերրհեղուկի մասին է՝ կոլոիդային համակարգ, որը բաղկացած է ջրից կամ այլ օրգանական լուծիչից, որը պարունակում է մագնիտիտի մանր մասնիկներ և ցանկացած նյութ, որը պարունակում է երկաթ։ Նրանց չափերն այնքան փոքր են, որ նույնիսկ դժվար է պատկերացնել. դրանք տասնյակ անգամ ավելի բարակ են, քան մարդու մազը: Նման մանրադիտակային չափի ցուցիչները թույլ են տալիս դրանք հավասարաչափ բաշխվել լուծիչում՝ օգտագործելով ջերմային շարժումը:

Առայժմ, քանի դեռ չկա արտաքին ազդեցություն, հեղուկը հանգիստ է, նմանվում է հայելու։ Բայց հենց որ դուք ուղղորդված մագնիսական դաշտ եք բերում այս «հայելին», այն կենդանանում է՝ դիտողին ցույց տալով զարմանալի եռաչափ նկարներ. կախարդական ծաղիկներ են ծաղկում, շարժվող ֆիգուրները աճում են մակերեսի վրա՝ փոխվելով դաշտի ազդեցության տակ։

Կախված մագնիսական դաշտի ուժից և ուղղությունից՝ նկարները փոխվում են մեր աչքի առաջ՝ հեղուկի մակերեսին հայտնվող թեթև, հազիվ նկատելի ալիքներից, ասեղների և գագաթների միջով, որոնք փոխում են սրությունը և թեքությունը և վերածվում ծաղիկների և ծառերի:

Հետին լուսավորության միջոցով գունավոր նկարներ ստեղծելու ունակությունը, որն իսկապես հիպնոսացնում է դիտորդին, բացահայտում է նրա համար անհայտ աշխարհը:

Ցավոք, մետաղական մասնիկները, թեև կոչվում են ֆերոմագնիսական, լրիվ իմաստով ֆերոմագնիսական չեն, քանի որ մագնիսական դաշտի անհետացումից հետո նրանք չեն կարող պահպանել իրենց ձևը: Քանի որ նրանք չունեն սեփական մագնիսացում: Այս առումով լայն կիրառություն չի գտել այս հայտնագործության օգտագործումը, որն, ի դեպ, բոլորովին նոր չէ՝ այն արել է ամերիկացի Ռոզենցվեյգը անցյալ դարի կեսերին։

Ինչպե՞ս պատրաստել և որտեղ է օգտագործվում ֆերոմագնիսական հեղուկը:

Ferrofluids օգտագործվում են էլեկտրոնիկայի և ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ, և ես կցանկանայի հավատալ, որ դրանց լայն կիրառումը մոտ է, և նանոտեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ դրանք բավականին լայնորեն կօգտագործվեն: Միևնույն ժամանակ, սա հիմնականում զվարճալի է տարբեր տեսակի ակնոցներով փչացած հիացած հասարակության համար:

Եռաչափ նկարները ստիպում են ձեզ շունչը պահած դիտել դրանք, կասկածել՝ արդյոք սա մոնտաժ է, և գոնե համացանցում բացատրություն փնտրել կատարվածի համար։ Ո՞վ գիտի, միգուցե փոքրիկ տղան, ով այսօր բերանը բաց դիտում է մետաղական «կենդանի» գույներն ու ֆիգուրները, վաղը կգտնի այս երևույթի սկզբունքորեն նոր կիրառություն՝ հեղափոխություն անելով գիտության և տեխնիկայի մեջ: Բայց դա վաղն է, բայց առայժմ դիտեք և վայելեք:

Տատյանա Ալբերտովնա,
Դուք, իհարկե, իրավացի եք. կարբոքսիլ խմբի իոնային կապն ավելի ամուր է, քան ամինի դոնոր-ընդունիչ կապը: Բայց վերջին դեպքում մասնիկի մակերեսային շերտի էլեկտրոնային կառուցվածքն ավելի քիչ է խաթարվում, ինչը հատկապես կարևոր է նանոօբյեկտների համար (չափերի նվազումով մակերեսի վրա ատոմների մասնաբաժինը մեծանում է)։ Էթանոլամինները չպետք է կայունացնեն մագնիտիտը, քանի որ 1) փոքր մոլեկուլ, ստերիկ գործոնը անբավարար է 2) հիդրոֆիլ, չի խանգարում մասնիկի շփմանը ջրի (և լուծված թթվածնի) հետ։ Այնուամենայնիվ, oleylamine-ը կարող է լինել հետաքրքիր կայունացուցիչ (կամ օլեինի հետ խառնուրդ): Հարցը թեմայից դուրս է. փորձե՞լ եք մագնիսական դաշտում արտադրել մագնիտիտ (առաջին փուլ, համակցում): Պետք է ինչ-որ բան պատվիրված լինի (ձողիկներ, օրինակ) :))
Վլադիմիր Վլադիմիրովիչ,
Ըստ գրականության՝ Fe(III) կարող է օքսիդացնել չհագեցած ճարպաթթուները։ Այսինքն՝ օլեինաթթվի օգնությամբ հեմատիտը կարող է վերածվել մագնետիտի։ Ահա մի զվարճալի (միայն Անգելինա Վալերիևնայի համար :)

Ալեքսանդր Բորիսովիչ, ես լիովին համաձայն եմ ձեզ հետ էթանոլամինների վերաբերյալ:
Ես փորձեցի դրանք օգտագործել մագնիտիտը կայունացնելու համար 20 տարի առաջ, երբ նոր էին ուսումնասիրվում մագնիսական հեղուկների սինթեզի մոտեցումները: Կայուն կոլոիդային համակարգեր ստեղծելու փորձերն ուղեկցվում էին նորի մշտական ​​որոնումով։ Առանց սխալների, նույնիսկ տեսական տեսակետից ակնհայտների, երբեք արդյունք կամ ըմբռնում չի լինի։

...կարբոքսիլ խմբի իոնային կապն ավելի ամուր է, քան ամինի դոնոր-ընդունիչ կապը։ Բայց վերջին դեպքում մասնիկի մակերեսային շերտի էլեկտրոնային կառուցվածքն ավելի քիչ է խաթարվում, ինչը հատկապես կարևոր է նանոօբյեկտների համար...
Մեզ համար առաջին հերթին կարևորը ադսորբցիոն փոխազդեցության էներգիան է։ Ինչպես հասկանում եմ, որքան մեծ է էներգիան, այնքան մեծ են քիմիզորբցիայի արդյունքում մակերեսային շերտի էլեկտրոնային կառուցվածքի փոփոխությունները և հակառակը։ Ամեն ինչ տրամաբանական է. Հարց. Արդյո՞ք նման փոփոխությունները բացասական են 10 նմ միջին տրամագծով մագնիտիտի մասնիկների համար: Կամ հակառակը։ Հենց այս դեպքում, քիմիզորբցիայի հետևանքով մակերևութային շերտի էլեկտրոնային կառուցվածքի փոփոխությունները ադսորբցիոն փոխազդեցությունները դարձնում են ավելի ուժեղ և, հետևաբար, օգնում են լուծել միայն MF-ների սինթեզի առաջնային խնդիրներից մեկը՝ ցրված ֆազային մասնիկների կայունացումը:

Այնուամենայնիվ, oleylamine-ը կարող է հետաքրքիր առարկա լինել (կամ օլեինի հետ խառնուրդ):
Եթե ​​հնարավորություն լինի, անպայման կփորձենք։

Այսինքն՝ օլեինաթթվի օգնությամբ հեմատիտը կարող է վերածվել մագնետիտի։
Հետաքրքիր է ստացվում։ Մակերեւութային ակտիվ նյութով կայունացված մագնետիտի համար մենք ստանում ենք 2- և 3-վալենտ երկաթի հարաբերակցությունը 1:8: Սա այլևս մագնիտիտ չէ:
Իսկ եթե օլեինաթթուն կլանենք հեմատիտի մասնիկների վրա, կստանա՞նք իսկական մագնետիտ:

Արդեն 52 տարի է, ինչ ՆԱՍԱ-ի աշխատակից Սթիվ Փափելը հայտնագործել է ֆերրհեղուկը: Նա շատ կոնկրետ խնդիր էր լուծում՝ ինչպես անկշռության պայմաններում ստիպել հրթիռի վառելիքի բաքի հեղուկին մոտենալ այն անցքին, որտեղից պոմպը վառելիքը մղում էր այրման պալատ: Այդ ժամանակ էր, որ Պապելը ոչ տրիվիալ լուծում գտավ՝ վառելիքին ինչ-որ մագնիսական նյութ ավելացնելով, որպեսզի վերահսկի վառելիքի շարժը տանկի մեջ՝ օգտագործելով արտաքին մագնիս: Այսպես է ծնվել ֆերոմագնիսական հեղուկը։

Պապելը որպես մագնիսական նյութ օգտագործել է մագնիտիտ (Fe 3 O 4), որը նա մանրացրել է հատուկ տեխնոլոգիայի միջոցով (աղացած օլեինաթթվի հետ խառնուրդի մեջ)։ Արդյունքը եղավ կայուն կոլոիդային կախոց, որի մեջ կայունորեն գոյություն ունեին մագնիտիտի մանր մասնիկներ 0,1-0,2 մկմ չափերով: Այս համակարգում օլեինաթթուն խաղացել է մակերևույթի մոդիֆիկատորի դեր, որը թույլ չի տվել մագնիտիտի մասնիկները միմյանց կպչել: S. Papella-ի US 3215572 A արտոնագիրը (ցածր մածուցիկության մագնիսական հեղուկ, որը ստացվում է մագնիսական մասնիկների կոլոիդային կասեցման միջոցով) բաց է և կարելի է դիտել ինտերնետում։ Ֆերոմագնիսական հեղուկի դասական բաղադրությունը կազմում է 5% (ըստ ծավալի) մագնիսական մասնիկներ, 10% մակերեսային մոդիֆիկատոր (օլեին, կիտրոն կամ պոլիակրիլաթթու և այլն)։ Մնացածը օրգանական լուծիչ է, ներառյալ հեղուկ յուղերը:

Հետաքրքրությունը մագնիսական հեղուկների նկատմամբ աշխուժացել է վերջին տարիներին, և այսօր դրանք արդեն բազմաթիվ կիրառություններ են գտել։ Եթե ​​դուք նման հեղուկ քսեք նեոդիմում մագնիսի վրա, ապա մագնիսը մակերեսի վրայով կսահի նվազագույն դիմադրությամբ, այսինքն՝ շփումը կտրուկ կնվազի։ Ինքնաթիռների ռադիոկլանող ծածկույթները պատրաստվում են ԱՄՆ-ում՝ ֆերոմագնիսական հեղուկի հիման վրա։ Իսկ հանրահայտ Ferrari-ի ստեղծողները մեքենայի կախոցում օգտագործում են մագնիսական հեղուկ՝ մանիպուլյացիայի ենթարկելով մագնիսը, վարորդը ցանկացած պահի կարող է կախոցը ավելի կոշտ կամ փափուկ դարձնել: Եվ սրանք ընդամենը մի քանի օրինակներ են։

Մագնիսական հեղուկը զարմանալի նյութ է։ Երբ այն տեղադրեք մագնիսական դաշտում, ցրված մագնիսական մասնիկները միավորվում են և շարվում դաշտային գծերի երկայնքով՝ վերածվելով ամբողջովին պինդ նյութի։ Այսօր բազմաթիվ ժամանցային շոուներում ցուցադրվում են մագնիսական հեղուկով հնարքներ, որոնք մագնիսի հետ շփվելիս վերածվում են ոզնիների կամ կակտուսների, որոնք սիմետրիկությամբ անբասիր են։ Իհարկե, դուք կարող եք գնել ֆերոմագնիսական հեղուկ, բայց շատ ավելի հետաքրքիր է այն ինքներդ պատրաստել:

Մենք գրել ենք այն մասին, թե ինչպես կարելի է ձեռք բերել ինքնակարծրացող մագնիսական հեղուկ, որը թույլ կտա մանրադիտակի տակ ուսումնասիրել մագնիսական մասնիկների կողմից ձևավորված կառուցվածքները («Քիմիա և կյանք», 2015 թ., թիվ 11): Եվ ահա տնական պատրաստման ևս մեկ բաղադրատոմս. ֆերոմագնիսական հեղուկ. Վերցրեք 50 մլ լազերային տպիչի տոնիկ: Այս փոշին բաղկացած է առնվազն 40% մագնետիտից, որի մասնիկի չափը 10 նանոմետր է կամ ավելի քիչ։ Տոները պարտադիր կերպով պարունակում է նաև մակերեսային մոդիֆիկատոր, որպեսզի նանոմասնիկները իրար չկպչեն։ 50 մլ տոնիկին ավելացրեք 30 մլ բուսական յուղ (երկու ճաշի գդալ) և մանրակրկիտ խառնեք՝ ժամանակ չխնայելով այս գործընթացում։ Արդյունքը կլինի սև միատարր հեղուկ, որը նման է թթվասերին: Այժմ լցրեք այն հարթ ապակե տարայի մեջ, կողքերով, որպեսզի շերտի հաստությունը լինի առնվազն մեկ սանտիմետր: Տեղադրեք մագնիս տարայի հատակի տակ, և այս պահին հեղուկի մեջ անմիջապես կհայտնվի կոշտ ոզնի: Այն կարելի է տեղափոխել մագնիսի միջոցով։ Եթե ​​դուք մագնիս եք բերում հեղուկի մակերեսին կամ կողքից, հեղուկը բառացիորեն դուրս կցատկի դեպի մագնիսը, ուստի զգույշ եղեք: Այս խնդրից խուսափելու համար դուք կարող եք մագնիսական հեղուկը տեղադրել փոքր ապակե կոնաձև կոլբայի մեջ՝ այն լցնելով կիսով չափ կամ մի փոքր ավելի քիչ: Կոլբը թեքեք կոլբայի կողքով հեղուկի շերտ ստեղծելու համար և մագնիսը պահեք ապակու մոտ:

Հաջողությունը կախված է մագնիսի ուժից (փոքր նեոդիմում մագնիս կարելի է գնել խանութներում) և տոնիկի որակից: Վերջին դեպքում պետք է վստահ լինել, որ այն պարունակում է մագնիսական փոշի։

Տպիչի քարթրիջներում հայտնաբերված տոներներն ունեն հետաքրքիր մագնիսական հատկություններ, որոնց հետ դուք կարող եք փորձարկել ձեր ազատ ժամանակ: Նրանց արտադրած էֆեկտը շատ հետաքրքիր է, քանի որ հեղուկը սկսում է ձգվել դեպի մագնիսը, և ավելին, առանձին տարրեր ձևավորում են տարօրինակ երկրաչափական ձևեր։ Ճիշտ է, ոչ բոլոր տոնիկները հարմար են այս քայլ առ քայլ հրահանգները կրկնելու համար: Կպահանջվեն միայն մուգ գույնի տոներ, քանի որ գունավոր տոներները պատրաստվում են առանց մուգ մագնիսական մասնիկների օգտագործման:

Նյութեր

Ձեր սեփական ձեռքերով մագնիսական հեղուկ պատրաստելու համար ձեզ հարկավոր է.

• հաստ թղթի թերթ;
• պաշտպանիչ ձեռնոցներ;
• պաշտպանիչ դիմակ;
• դատարկ ապակե բաժակ;
• պլաստիկ կպչուն խառնելու համար;
• բուսական յուղ;
• գդալ;
• լայն պլաստիկ տարա, օրինակ՝ ափսե։

Քայլ 1. Շատ զգուշորեն բացեք փամփուշտը, որպեսզի դրանից տոնիկը լցնի ապակե բաժակի մեջ: Ընդհանուր առմամբ ձեզ հարկավոր կլինի մոտ 50 մմ հեղուկ: Ստուգելու համար, թե արդյոք ձեր ընտրած հեղուկն ունի մագնիսական հատկություն, պարզապես ապակու պատի երկայնքով անցկացրեք մագնիս: Եթե ​​այն ակտիվացվի, փորձը կարող է շարունակվել։

Տոնիկային հեղուկը վնասակար չէ ձեր առողջության համար, եթե այն չշնչեք կամ չխմեք: Այդ իսկ պատճառով այս աշխատանքն անելուց առաջ անհրաժեշտ է կրել պաշտպանիչ ձեռնոցներ և դիմակ։ Այս կերպ դուք կնվազեցնեք թունավորվելու հավանականությունը, եթե պատահաբար ձեր ձեռքերին հեղուկ հայտնվի։

Քայլ 2. Արդեն ստացած ապրանքների ծավալին անհրաժեշտ է ավելացնել երկու ճաշի գդալ բուսական յուղ։ Օգտագործելով պլաստիկ կպչուն, մանրակրկիտ խառնեք ստացված խառնուրդը։ Փորձը շարունակելու համար այն պետք է միատարր լինի։

Քայլ 3. Ստացված մագնիսական հեղուկը պետք է զգուշորեն լցնել լայն տարայի մեջ։ Սա հենց այն է, ինչ անհրաժեշտ է տեսնելու այն ամենը, ինչ տեղի կունենա ստացված մագնիսական հեղուկի հետ։

Կիրառեք մագնիս ափսեի ներքևից դեպի արտաքին: Ուշադրություն դարձրեք, թե ինչ է կատարվում տարայի ներսում։ Մագնիսի շփման կետում հեղուկը պետք է հավաքել ոզնի տեսքով ծավալուն պալարով։ Սրանք այն մագնիսական մասնիկներն են, որոնք արտադրողները ավելացնում են տոնիկին: Նրանք կարող են լինել ավելի փոքր կամ ավելի մեծ, ինչը կրկին կախված է արտադրողից:

Քայլ 4. Այս հեղուկով դուք կարող եք կատարել մագնիսական նախշ: Դա անելու համար հարկավոր է հեղուկի մի մասը լցնել հաստ թղթի վրա և հետևի մասում պահել մագնիս: Այն կողքից կողք տեղափոխելով՝ կնկարեք։

Եթե ​​որևէ առարկա կամ կահույք եք ներկում տոնիկով, ամեն ինչ ողողում եք սառը ջրով, ապա դուք պետք է կարողանաք դա անել առանց որևէ խնդիրների: Ոչ մի դեպքում չպետք է տաք ջուր օգտագործեք, այն ամրացնում է պիգմենտը և անհնար է դարձնում այն ​​լվանալը:

Երբևէ տեսե՞լ եք մագնիսական հեղուկ: Այն նման է հեղուկ մետաղի և ընդլայնվում է ասեղներով, եթե դրան մագնիս բերեք: Այստեղ դուք կգտնեք հրահանգներ, թե ինչպես պատրաստել ֆերոմագնիսական հեղուկ ձեր սեփական ձեռքերով տանը:

Տեսությունը հետևյալն է. ժամանակակից լազերային տպիչները պարունակում են հանքային մագնիտիտ (Fe3O4): Այն անհրաժեշտ է, որպեսզի ներկի մասնիկները կպչեն թղթին։ Այս հանքանյութը արձագանքում է մագնիսական դաշտերին և, հետևաբար, լավ հարմար է մեր փորձի համար:

Քայլ 1. Նյութեր

• Պաշտպանիչ ձեռնոցներ
• Պաշտպանիչ դիմակ
• Ապակե չափիչ բաժակ
• Քարթրիջ (հին) տպիչից կամ պատճենահանող սարքից
• Խառնող փայտ
• Փոքր կոնտեյներ և թղթի կտոր
• Ուժեղ նեոդիմում մագնիս

Քայլ 2. Հավաքեք տոներ

Զգուշորեն լցնել տոնիկը քարթրիջից ապակե բաժակի մեջ: Ձեզ անհրաժեշտ է մոտ 50 մլ։
Մագնիսով անցկացրեք ԲԱԺԱԿԻՑ ԴՐՍԻ միջով, որպեսզի համոզվեք, որ տոները մագնիսական է:

Զգույշ եղեք. տոները համեմատաբար անվտանգ է, քանի դեռ դուք չեք ներշնչում կամ խմում այն, բայց այն շատ հեշտությամբ ցողում է և շատ խառնաշփոթ է ստեղծում, ուստի կրեք պաշտպանիչ ձեռնոցներ և դիմակ:

Քայլ 3. Ավելացնել յուղ

Ավելացնել երկու ճաշի գդալ ձեթ։

Քայլ 4. Խառնել

Հարում ենք այնքան, մինչև հեղուկը դառնա ամբողջովին համասեռ։

Քայլ 5. Մագնիսական ռեակցիա

1. Լցնել մի փոքր հեղուկ փոքր տարայի մեջ:
2. Տեղադրեք մագնիս տարայի հատակի տակ
3. Հեղուկը կսկսի ընդլայնվել:

Եթե ​​արդյունքը նման չէ այն, ինչ տեսնում եք լուսանկարում, ապա, ամենայն հավանականությամբ, տոնիկի հետ կապված խնդիր կա։ Որոշ ապրանքանիշեր պարունակում են քիչ թե շատ մագնիսական բաղադրիչներ: Կարող եք նաև փորձել ավելացնել մի քիչ ավելի շատ յուղ, կամ հակառակը՝ հեռացնելով այն։ Որոշ ապրանքանիշներ ընդհանրապես չեն պարունակում ferrofluid, ապա ձեզ հարկավոր է գտնել մեկ այլ քարթրիջ:

Քայլ 6. Magic Ink

1. Այժմ մագնիսական հեղուկ լցրեք թղթի վրա
2. Տեղափոխեք մագնիսը թղթի տակ
3. Դուք ստանում եք «մագնիսական նկարներ»:

Եթե ​​շուրջբոլորը ներկում եք տոնիկով, ապա մաքրեք փոշեկուլով կամ լվացեք սառը ջրով: Մի օգտագործեք տաք ջուր կամ քսեք այն տարածքները, որոնք ներկված են տոնիկով, դա կարող է հանգեցնել նրան, որ տոները մշտապես քսվի մակերեսին: