„Pasidaryk pats“ magnetinis skystis namuose. Pasidaryk pats feromagnetinis skystis su lazerinio spausdintuvo kasete. Magnetinio skysčio gamyba mechaniniu būdu

Nuo mokslo atradimų nutolusiam žmogui, mokykloje atsisveikinusiam su fizika ar chemija, daug kas atrodo neįprasta. Naudodami, pavyzdžiui, elektros prietaisus kasdieniame gyvenime, negalvojame, kaip tiksliai jie veikia, civilizacijos teikiamą naudą laikome savaime suprantamu dalyku. Tačiau kalbant apie tai, kas peržengia kasdienį suvokimą, net suaugusieji nustemba, kaip vaikai, ir pradeda tikėti stebuklais.

Kaip, be magijos, galima paaiškinti trimačių figūrų, gėlių ir piramidžių, stebuklingų paveikslų, pakeičiančių vienas kitą iš iš pažiūros įprasto skysčio, atsiradimo fenomeną? Bet tai nėra magija, mokslas pateikia to, kas vyksta, pagrindimą.

Kas yra ferofluidas?

Mes kalbame apie ferofluidą – koloidinę sistemą, susidedančią iš vandens ar kito organinio tirpiklio, kuriame yra mažyčių magnetito dalelių, ir bet kokios medžiagos, kurioje yra geležies. Jų dydžiai tokie maži, kad net sunku įsivaizduoti: jie dešimtis kartų plonesni už žmogaus plauką! Tokie mikroskopinio dydžio indikatoriai leidžia juos tolygiai paskirstyti tirpiklyje naudojant terminį judėjimą.

Kol kas, kol nėra išorinės įtakos, skystis ramus, panašus į veidrodį. Bet kai tik į šį „veidrodį“ atneši nukreiptą magnetinį lauką, jis atgyja, parodydamas žiūrovui nuostabius trimačius paveikslus: žydi stebuklingos gėlės, paviršiuje auga judančios figūros, besikeičiančios lauko įtakoje.

Priklausomai nuo magnetinio lauko stiprumo ir krypties, mūsų akyse keičiasi vaizdai – nuo ​​šviesos, vos pastebimų raibuliukų, atsirandančių skysčio paviršiuje, pro spygliukus ir smailes, kurios keičia ryškumą ir nuolydį ir išauga į gėles bei medžius.

Gebėjimas kurti spalvotus paveikslus naudojant foninį apšvietimą, tikrai užburiantį stebėtoją, atskleidžia jam nežinomą pasaulį.

Deja, metalo dalelės, nors ir vadinamos feromagnetinėmis, nėra feromagnetinės visa prasme, nes išnykus magnetiniam laukui jos negali išlaikyti susidariusios formos. Nes jie neturi savo įmagnetinimo. Šiuo atžvilgiu šio atradimo panaudojimas, kuris, beje, nėra visiškai naujas – praėjusio amžiaus viduryje jį padarė amerikietis Rosenzweigas, plačiaus pritaikymo nerado.

Kaip gaminti ir kur naudojamas feromagnetinis skystis?

Feroskysčiai naudojami elektronikos ir automobilių pramonėje, ir norėčiau tikėti, kad jų platus panaudojimas jau visai šalia, o tobulėjant nanotechnologijoms jie bus naudojami gana plačiai. Tuo tarpu tai daugiausia pramoga besižavinčiai publikai, išlepintai įvairiausių reginių.

Trimačiai paveikslai verčia juos žiūrėti sulaikius kvapą, abejoti, ar čia montažas, ir ieškoti paaiškinimo, kas vyksta, bent jau internete. Kas žino, galbūt mažas berniukas, kuris šiandien atvira burna stebi metalines „gyvas“ spalvas ir figūras, rytoj suras iš esmės naują šio reiškinio pritaikymą, sukeldamas mokslo ir technologijų revoliuciją. Bet tai rytoj, bet kol kas – žiūrėkite ir mėgaukitės!

Tatjana Albertovna,
Jūs, žinoma, teisus – joninė karboksilo grupės jungtis yra stipresnė nei amino jungtis donoro-akceptoriaus. Bet pastaruoju atveju mažiau suardoma dalelės paviršinio sluoksnio elektroninė struktūra, o tai ypač svarbu nanoobjektams (mažėjant dydžiui, atomų dalis paviršiuje didėja). Etanolaminai neturėtų stabilizuoti magnetito, nes 1) maža molekulė, sterinio faktoriaus nepakankamas 2) hidrofiliškas, netrukdo dalelei kontaktuoti su vandeniu (ir ištirpusiu deguonimi). Vis dėlto oleilaminas gali būti įdomus stabilizatorius (arba mišinys su oleinu). Klausimas ne į temą: ar bandėte gaminti magnetitą (pirmas etapas, bendras nusodinimas) magnetiniame lauke? Turėtų būti kažkas užsakyta (pavyzdžiui, pagaliukai) :))
Vladimiras Vladimirovičius,
Literatūros duomenimis, Fe(III) gali oksiduoti nesočiąsias riebalų rūgštis. Kitaip tariant, oleino rūgšties pagalba hematitas gali būti paverstas magnetitu. Štai juokingas (tik Angelinai Valerievnai:)

Aleksandras Borisovičius, aš visiškai sutinku su jumis dėl etanolaminų.
Bandžiau juos panaudoti magnetitui stabilizuoti prieš 20 metų, kai buvo tik tyrinėjami magnetinių skysčių sintezės metodai. Bandymus sukurti stabilias koloidines sistemas lydėjo nuolatinės ko nors naujo paieškos. Be klaidų, net ir akivaizdžių teoriniu požiūriu, niekada nebus rezultatų ar supratimo.

...joninė karboksilo grupės jungtis yra stipresnė už amino donoro-akceptoriaus ryšį. Bet pastaruoju atveju mažiau sutrinka dalelės paviršinio sluoksnio elektroninė struktūra, o tai ypač svarbu nanoobjektams...
Mums pirmiausia svarbi adsorbcijos sąveikos energija. Kaip suprantu, kuo didesnė energija, tuo didesni paviršinio sluoksnio elektroninės struktūros pokyčiai dėl chemosorbcijos ir atvirkščiai. Viskas logiška. Klausimas: ar tokie pokyčiai yra neigiami magnetito dalelėms, kurių vidutinis skersmuo yra 10 nm? Arba atvirkščiai. Kaip tik šiuo atveju dėl chemisorbcijos atsiradę paviršinio sluoksnio elektroninės struktūros pokyčiai dar labiau sustiprina adsorbcijos sąveiką, todėl tik padeda išspręsti vieną iš pirminių uždavinių MF sintezėje – dispersinių fazių dalelių stabilizavimą.

Vis dėlto oleilaminas gali būti įdomus objektas (arba mišinys su oleinu).
Jei bus galimybė, būtinai išbandysime.

Kitaip tariant, oleino rūgšties pagalba hematitas gali būti paverstas magnetitu.
Pasirodo įdomu. Magnetitui, stabilizuotam paviršinio aktyvumo medžiaga, gauname 2 ir 3-valentės geležies santykį 1:8. Tai jau ne magnetitas!?
O jei oleino rūgštį adsorbuosime ant hematito dalelių, ar gausime tikrą magnetitą?

Praėjo 52 metai, kai NASA darbuotojas Steve'as Papellas išrado ferofluidą. Jis sprendė labai specifinę problemą: kaip nesvarumo sąlygomis raketos degalų bake esantį skystį priartėti prie skylės, iš kurios siurblys pumpavo degalus į degimo kamerą. Būtent tada „Papell“ sugalvojo nebanalų sprendimą – į kurą įpilti kažkokios magnetinės medžiagos, kad būtų galima valdyti kuro judėjimą bake naudojant išorinį magnetą. Taip gimė feromagnetinis skystis.

Papelis kaip magnetinę medžiagą naudojo magnetitą (Fe 3 O 4), kurį specialia technologija (maltas mišinyje su oleino rūgštimi) daug dienų smulkino. Rezultatas buvo stabili koloidinė suspensija, kurioje stabiliai egzistavo mažos 0,1–0,2 mikrono dydžio magnetito dalelės. Oleino rūgštis šioje sistemoje atliko paviršiaus modifikatoriaus vaidmenį, kuris neleido magnetito dalelėms sulipti. S. Papella patentas US 3215572 A (Mažo klampumo magnetinis skystis, gaunamas koloidinės magnetinių dalelių suspensijos būdu) yra atviras ir jį galima peržiūrėti internete. Klasikinė feromagnetinio skysčio sudėtis yra 5% (pagal tūrį) magnetinių dalelių, 10% paviršiaus modifikatoriaus (oleino, citrinos ar poliakrilo rūgšties ir kt.). Likusi dalis yra organinis tirpiklis, įskaitant skystus aliejus.

Pastaraisiais metais susidomėjimas magnetiniais skysčiais atgijo, o šiandien jie jau rado daugybę pritaikymų. Jei tokį skystį užtepsite ant neodimio magneto, magnetas slys paviršiumi su minimaliu pasipriešinimu, ty stipriai sumažės trintis. JAV gaminamos radijo bangas sugeriančios dangos orlaiviams feromagnetinio skysčio pagrindu. O garsiojo Ferrari kūrėjai automobilio pakaboje naudoja magnetorheologinį skystį: manipuliuodamas magnetu vairuotojas bet kada gali pakabą kietinti arba suminkštinti. Ir tai tik keli pavyzdžiai.

Magnetinis skystis yra nuostabi medžiaga. Įdėjus jį į magnetinį lauką, išsibarsčiusios magnetinės dalelės susijungia ir išsirikiuoja palei lauko linijas, virsdamos visiškai kieta medžiaga. Šiandien daugybėje pramoginių laidų rodomi triukai su magnetiniu skysčiu, kurie kontaktuodami su magnetu virsta nepriekaištingais simetrijos ežiukais ar kaktusais. Žinoma, galite nusipirkti feromagnetinio skysčio, bet daug įdomiau pasigaminti patiems.

Rašėme apie tai, kaip gauti savaime kietėjantį magnetinį skystį, kuris leis po mikroskopu ištirti magnetinių dalelių suformuotas struktūras („Chemija ir gyvenimas“, 2015, Nr. 11 O štai dar vienas naminio receptas). feromagnetinis skystis. Paimkite 50 ml lazerinio spausdintuvo tonerio. Šiuos miltelius sudaro ne mažiau kaip 40 % magnetito, kurio dalelių dydis yra 10 nanometrų ar mažesnis. Toneryje taip pat būtinai yra paviršiaus modifikatoriaus, kad nanodalelės nesuliptų. Į 50 ml tonerio įpilkite 30 ml augalinio aliejaus (du šaukštus) ir gerai išmaišykite, negailėdami laiko. Rezultatas bus juodas vienalytis skystis, panašus į grietinę. Dabar supilkite į plokščią stiklinį indą su šonais, kad sluoksnio storis būtų bent centimetras. Padėkite magnetą po indo dugnu, ir šiuo metu skystyje iškart atsiras kietas ežiukas. Jį galima perkelti naudojant magnetą. Jei atnešite magnetą ant skysčio paviršiaus arba iš šono, skystis tiesiogine prasme iššoks link magneto, todėl būkite atsargūs. Norėdami išvengti šios problemos, galite įdėti magnetinį skystį į mažą stiklinę kūginę kolbą, užpildydami ją iki pusės arba šiek tiek mažiau. Pakreipkite kolbą, kad išilgai kolbos šono susidarytų skysčio sluoksnis, ir laikykite magnetą arti stiklo.

Sėkmė priklauso nuo magneto stiprumo (parduotuvėse galima įsigyti nedidelį neodimio magnetą) ir dažų kokybės. Pastaruoju atveju turite būti tikri, kad jame yra magnetinių miltelių.

Spausdintuvo kasetėse esantys dažai turi įdomių magnetinių savybių, su kuriomis galite eksperimentuoti laisvalaikiu. Jų sukuriamas efektas yra labai įdomus, nes skystis pradeda traukti link magneto, be to, atskiri elementai formuoja keistas geometrines figūras. Tiesa, ne visi toneriai tinka šiai žingsnis po žingsnio instrukcijai kartoti. Reikės tik tamsių tonerių, nes spalvoti gaminami nenaudojant tamsių magnetinių dalelių.

Medžiagos

Norėdami savo rankomis pasigaminti magnetinį skystį, jums reikės:

• storas popieriaus lapas;
• apsauginės pirštinės;
• apsauginė kaukė;
• tuščias stiklinis puodelis;
• plastikinis lipdukas maišymui;
• daržovių aliejus;
• šaukštas;
• platus plastikinis indas, pvz., lėkštė.

1 žingsnis. Labai atsargiai atidarykite kasetę, kad supiltumėte dažų iš jos į stiklinį puodelį. Iš viso reikės apie 50 mm skysčio. Norėdami patikrinti, ar jūsų pasirinktas skystis turi magnetinių savybių, tiesiog paleiskite magnetą išilgai stiklo sienelės. Jei jis įjungtas, eksperimentas gali būti tęsiamas.

Tonerio skystis nekenkia jūsų sveikatai, nebent jo įkvėpsite ar negeriate. Štai kodėl prieš atliekant šį darbą reikia mūvėti apsaugines pirštines ir mūvėti kaukę. Taip sumažinsite apsinuodijimo tikimybę, jei netyčia ant rankų patektų skysčio.

2 žingsnis. Į jau gautų prekių kiekį reikia įpilti du šaukštus augalinio aliejaus. Naudodami plastikinį lipduką, gerai išmaišykite gautą mišinį. Norint tęsti eksperimentą, jis turi būti vienalytis.

3 veiksmas. Gautą magnetinį skystį reikia atsargiai supilti į platų indą. Būtent to ir reikia norint pamatyti viską, kas nutiks susidariusiam magnetiniam skysčiui.

Uždėkite magnetą nuo plokštės apačios į išorę. Atkreipkite dėmesį į tai, kas vyksta konteinerio viduje. Magneto sąlyčio vietoje skystis turi būti surenkamas į tūrinį ežio formos gumbą. Tai yra magnetinės dalelės, kurias gamintojai prideda prie dažų. Jie gali būti mažesni arba didesni, o tai vėlgi priklauso nuo gamintojo.

4 veiksmas. Su šiuo skysčiu galite padaryti magnetinį raštą. Norėdami tai padaryti, dalį skysčio turite išpilti ant storo popieriaus ir laikyti magnetą galinėje pusėje. Perkeldami jį iš vienos pusės į kitą, piešite.

Jei dažais ištepėte kokius nors daiktus ar baldus, viską nuplaukite šaltu vandeniu, tai turėtumėte padaryti be jokių problemų. Jokiu būdu nenaudokite karšto vandens, nes jis sufiksuos pigmentą ir jo nebus įmanoma išplauti.

Ar kada nors matėte magnetinį skystį? Jis atrodo kaip skystas metalas ir plečiasi adatomis, jei prie jo pridedate magnetą. Čia rasite instrukcijas, kaip savo rankomis pasigaminti feromagnetinio skysčio namuose.

Teorija tokia: šiuolaikiniuose lazeriniuose spausdintuvuose yra mineralinio magnetito (Fe3O4). Jis reikalingas, kad dažų dalelės priliptų prie popieriaus. Šis mineralas reaguoja į magnetinius laukus ir todėl puikiai tinka mūsų eksperimentui.

1 žingsnis: medžiagos

• Apsauginės pirštinės
• Apsauginė kaukė
• Stiklinis matavimo puodelis
• Kasetė (sena) iš spausdintuvo ar kopijuoklio
• Maišant lazda
• Mažas indelis ir popierius
• Stiprus neodimio magnetas

2 veiksmas: surinkite tonerį

Atsargiai supilkite tonerį iš kasetės į stiklinį puodelį. Jums reikia apie 50 ml.
Per TAURELIO IŠORĘ paleiskite magnetą, kad įsitikintumėte, jog dažai yra magnetiniai.

Būkite atsargūs: tonikas yra gana saugus, kol jo neįkvepiate ir negeriate, tačiau jis labai lengvai purškiasi ir sukuria daug netvarkos, todėl mūvėkite apsaugines pirštines ir kaukę.

3 veiksmas: įpilkite aliejaus

Įpilkite du šaukštus aliejaus.

4 žingsnis: išmaišykite

Maišykite, kol skystis taps visiškai vienalytis.

5 veiksmas: magnetinė reakcija

1. Į nedidelį indą supilkite šiek tiek skysčio.
2. Padėkite magnetą po konteinerio apačia
3. Skystis pradės plėstis!

Jei rezultatas neatrodo taip, kaip matote nuotraukoje, greičiausiai yra dažų problema. Kai kuriuose prekės ženkluose yra daugiau ar mažiau magnetinių komponentų. Taip pat galite pabandyti įpilti šiek tiek daugiau aliejaus arba, atvirkščiai, jį pašalinti. Kai kuriuose prekės ženkluose ferrofluido iš viso nėra – tuomet reikės ieškoti kitos kasetės.

6 veiksmas: stebuklingas rašalas

1. Dabar ant popieriaus užpilkite šiek tiek magnetinio skysčio
2. Perkelkite magnetą po popieriumi
3. Jūs gaunate "magnetinius piešinius"!

Jei viską aplink ištepėte toniku, nuvalykite dulkių siurbliu arba nuplaukite šaltu vandeniu. Nenaudokite karšto vandens ir netrinkite dažais išteptų vietų, nes dažai gali visam laikui įsitrinti į paviršių.