Магнитная жижа: Магнитная жидкость, феррофлюид на основе силикона, 10 мл — купить по лучшей цене, отзывы — Мир Магнитов в Москве

МАГНИТНАЯ ЖИДКОСТЬ | Наука и жизнь

Удивительную жидкость, которая притягивается к магниту, образуя что-то вроде ежа, можно получить самостоятельно.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

Открыть в полном размере

Строго говоря, к магнитному полю неравнодушны — притягиваются или отталкиваются — все вещества. Но на большинство оно действует настолько слабо, что это удается обнаружить только приборами. А можно ли усилить магнитные свойства материала? К примеру, инженеры давно мечтают о системах, которые позволили бы придать некоторым веществам или телам магнитные свойства, при этом абсолютно не разрушая их структуры и мало изменяя их исходные свойства. Наш рассказ о магнитных жидкостях.

Лет пятьдесят назад была запатентована оригинальная конструкция механической муфты — устройства для передачи вращения от одного вала к другому. Муфта содержала смесь железного порошка и масла. Под действием магнитного поля, создаваемого электрическим током, проходящим по катушке, жидкость «твердела», и тогда два вала начинали работать как единое целое. При отсутствии же поля крутящий момент не передавался. Все бы хорошо, не будь такая жидкость капризной: то в ней появлялись комки, то она вдруг не хотела твердеть. Потому магнитные порошковые муфты долго не находили применения (1).

Все изменилось, когда за дело взялись химики и создали устойчивые магнитные жидкости, обладающие хорошей текучестью. В них вводили столь мелкие магнитные частицы, что они никогда не оседали и не сбивались в комок.

Так что же это такое — магнитная жидкость?

Магнитные жидкости представляют собой коллоидные дисперсии магнитных материалов (ферромагнетиков: магнетита, ферритов) с частицами размером от 5 нанометров до 10 микрометров, стабилизированные в полярной (водной или спиртовой) и неполярной (углеводороды и силиконы) средах с помощью поверхностно-активных веществ или полимеров. Они сохраняют устойчивость в течение двух-пяти лет и обладают при этом хорошей текучестью в сочетании с магнитными свойствами (2).

Синтез магнитных жидкостей включает в себя стадии получения частиц очень малых размеров, их стабилизацию в соответствующей жидкости-носителе и испытание полученной дисперсии в гравитационном и магнитном полях.

Способов получения магнитных жидкостей много. Одни основаны на размельчении железа, никеля, кобальта до сотых долей микрона с помощью мельниц, дугового или искрового разряда, с применением сложной аппаратуры и ценой больших затрат труда. А поэтому мы предлагаем воспользоваться другим способом, который разработали отечественные ученые М. А. Лунина, Е. Е. Бибик и Н. П. Матусевич. Он подробно описан в конце статьи. А пока поговорим о вариантах практического применения магнитной жидкости.

Все они основаны на эффектах, которые никаким другим способом создать невозможно. Начнем с самого простого. Довольно часто разнообразные жидкости используются в технике для передачи силы или энергии. Например, ковш небольшого экскаватора приводится в действие давлением масла, поступающего в гидроцилиндры. Главные элементы гидравлической техники — краны, вентили, золотники и клапаны, способные в нужный момент прервать или, наоборот, разрешить течение жидкости. Хотя их делают уже давно, ни один кран надежным не назовешь: его детали подвержены износу. Магнитные жидкости могут перекрывать канал или регулировать расход жидкости, а также менять направление ее потока в трубопроводе (3).

В расширенную часть трубы при помощи внешнего магнита вводят и удерживают там магнитную жидкость. Она играет роль перекрывающего клапана: один канал закрыт, и жидкость по нему не протекает. Если с помощью магнита перевести магнитную жидкость в другой канал трубопровода и перекрыть его, освободится первый. Таким же образом можно регулировать поток жидкости в трубопроводе, предварительно установив на заданном участке трубы электромагнит и введя небольшое количество магнитной жидкости. Поскольку труба расположена вертикально, жидкая среда, накапливающаяся над магнитно-жидкостным клапаном, удерживается до определенного уровня. Как только он будет превышен, клапан под действием силы тяжести начнет отрываться и жидкость будет просачиваться вниз. Особенность устройства состоит в том, что после пробоя вниз проходит только избыточная часть жидкости, а определенный ее объем удерживается над клапаном.

А вот еще один вариант использования магнитных жидкостей. Инженеры считают, что автомобиль может обойтись без коробки передач, если на вал двигателя поставить маховик и кратковременно, сотни раз в секунду, подключать мотор к колесам. Однако все попытки создать такую систему (ее называют импульсной передачей) наталкивались на низкую долговечность переключающего устройства. Магнитно-жидкостные же муфты сцепления практически не изнашиваются и позволяют создать автомобиль с очень низким расходом топлива. Кроме того, магнитная жидкость на основе машинных масел или смазочно-охлаждающих материалов служит прекрасным герметизатором в различного рода уплотнениях, подшипниках трения и качения, сложных узлах станков и машин. Установленные по периметру уплотнения маленькие магниты не позволяют жидкости вытекать из зазора, и работоспособность устройства увеличивается в пять раз!

А преобразовать энергию колебательного движения в электрическую позволяет устройство, представляющее собой катушку, внутри которой находится ампула с магнитной жидкостью (4).

Малейший толчок или изменение наклона приводит к перетеканию жидкости, а значит, и к изменению магнитного потока. Катушка соединена с накопителем энергии (в данном случае — с конденсатором) через выпрямитель. Развиваемое напряжение зависит от числа витков катушки. Подобное устройство может снабжать энергией миниатюрный радиоприемник или электронные часы. Оно способно преобразовывать удары капель дождя по крыше в электрический ток и получать таким образом даровую энергию.

Явление плавания тяжелых тел под действием неоднородного магнитного поля, погруженных в магнитную жидкость, позволило использовать магнитные жидкости в горно-обогатительных процессах. Неоднородное магнитное поле приводит к уплотнению магнитной жидкости, вследствие чего всплывают немагнитные частицы высокой плотности — медные, свинцовые, золотые. Поскольку неоднородность магнитного поля легко изменять в широких пределах, можно заставить плавать частицы определенной плотности. Это стало основой для создания технологии магнитной сепарации руд по плотностям. Смесь частиц различной плотности падает на слой магнитной жидкости, висящий между полюсами электромагнита. Ток в электромагните можно подобрать так, чтобы легкие частицы смеси всплывали в магнитной жидкости, а тяжелые — тонули. Если установить полюса электромагнита наклонно, легкие частицы станут двигаться вдоль поверхности слоя и процесс разделения смеси станет непрерывным: тяжелые частицы провалятся сквозь слой магнитной жидкости и попадут в один приемник, а легкие частицы скатятся по ее поверхности в другой (5).

Когда обычные смазочно-охлаждающие жидкости и способы их подачи неприменимы, магнитные жидкости можно использовать в механизированном ручном инструменте, при работе на большой высоте, в замкнутом изолированном пространстве и других особых условиях. По механизму воздействия на процесс резания магнитные жидкости аналогичны смазочно-охлаждающим материалам, но в зону резания их можно подавать магнитным полем. Под его влиянием повышается смачиваемость и усиливается расклинивающее давление, интенсифицируется смазочное действие, так как улучшаются условия проникновения магнитной жидкости на поверхности контакта. Магнитные жидкости оказывают более сильное охлаждающее действие, так как по теплоемкости и теплопроводности превосходят все смазочно-охлаждающие материалы. При сверлении отверстий в титановых и алюминиевых сплавах немагнитная стружка, смазанная магнитной жидкостью, притягивалась к намагниченному сверлу и легко удалялась из отверстия. Это явление позволяет собирать остатки немагнитных металлов и абразивной пыли, образуемой при шлифовке поверхности.

Магнитные жидкости могут найти применение и в медицине. Противоопухолевые препараты, к примеру, вредны для здоровых клеток. Но если их смешать с магнитной жидкостью и ввести в кровь, а у опухоли расположить магнит, магнитная жидкость, а вместе с ней и лекарство сосредоточиваются у пораженного участка, не нанося вреда всему организму (6).

Магнитные коллоиды можно применять в качестве контрастного средства при рентгеноскопии. Обычно при рентгеноскопической диагностике желудочно-кишечного тракта пользуются кашицей на основе сернокислого бария. Если учесть, что коллоидные ферритовые частицы активно поглощают рентгеновские лучи, то можно говорить об использовании магнитных жидкостей в качестве рентгеноконтрастных веществ для диагностики полых органов. Все процедуры при этом существенно упрощаются.

А теперь выполняем обещание, данное в начале статьи, — даем рецепт водной магнитной жидкости (самой простой в изготовлении среди известных). Запаситесь аптечными весами с разновесами, двумя колбами, химическим стаканом, фильтровальной бумагой и воронкой, хорошим (желательно кольцевым — из динамика) магнитом, небольшой электрической плиткой и фарфоровым стаканчиком на 150-200 мл. Для получения качественной магнитной жидкости необходимо иметь маленькую настольную центрифугу. У вас под рукой должны быть соли двух-и трехвалентного железа, аммиачная вода (25%-ной концентрации), натриевая соль олеиновой кислоты (олеиновое мыло), индикаторная бумага фирмы «Лахема» и дистиллированная вода. Цифры приведены в расчете на 10 граммов твердой магнитной фазы (магнетита) магнитной жидкости.

Получив магнитную жидкость, раскрепостите свою фантазию. Придумайте с нею физический опыт, сделайте занимательную игрушку. Пришлите в редакцию рассказ о своей работе с цветными иллюстрациями. Самые интересные отчеты будут опубликованы. Желаем удачи!

Магнитная жидкость помогла сделать поверхность для управления каплями

Физики разработали многофункциональную поверхность для управления коллоидными объектами с помощью магнитного поля. Эта поверхность представляет собой массив микрометровых бороздок заполненных магнитной жидкостью. За счет действия магнитных и капиллярных сил при включении неоднородного магнитного поля меняется состояние жидкости, что позволяет управлять трением и адгезионными свойствами поверхности. Использовать эти структуры можно для управления движением частиц и капель, смешивания их между собой, а также перекачки жидкостей или очистки поверхностей от загрязнений, пишут ученые в Nature.

Ферромагнитная (или просто магнитная) жидкость представляет собой концентрированную суспензию магнитных наночастиц. Во внешнем магнитном поле капля такой суспензии сильно поляризуется, и из-за высокой магнитной восприимчивости на ее поверхности возникает упорядоченная система складок или иголок, которые выстраиваются вдоль линий напряженности магнитного поля и придают капле форму ежа.

Как правило, магнитные жидкости применяются в электронных устройствах для отвода тепла или снижения трения в приборах с магнитными элементами, однако также их пытаются использовать для медицинских целей и в оптических устройствах.

Группа физиков из США, Германии, Финляндии и Норвегии под руководством Джоанны Айзенберг (Joanna Aizenberg) из Гарвардского университета предложила использовать возможность смены состояния поверхности магнитной жидкости с помощью внешнего поля для создания многофункциональных поверхностей с изменяемым трением для управления движением коллоидных частиц. Для создания такого материала ученые нанесли магнитную жидкость (состоящую из частиц магнетита Fe₃O₄ в силиконовом масле) на текстурированную поверхность, разделенную на ячейки с помощью массива вертикальных стенок высотой в несколько десятков микрометров. Объем наносимой магнитной жидкости рассчитывался таким образом, что при отсутствии внешнего поля она полностью заполняла ячейки и на текстурой еще оставался небольшой ровный слой.

Варьируя внешнее магнитное поле, физики могли менять состояние капли магнитной жидкости: без поля жидкость растекалась по поверхности и при его включении принимала форму ежа. Неоднородное магнитное поле после включения действует на каплю в несколько стадий: сначала на ее поверхности возникают складки и иголки размером от 1 до 20 миллиметров, затем та жидкость, которая остается внутри ячеек, за счет давления со стороны магнитного поля выходит из пор наружу, но после этого из-за капиллярной пропитки растекается по поверхностным микроканалам наружу.

Таким образом на поверхности формируется рельеф с ярко выраженными миллиметровыми возвышениями и ямками, самые крупные из которых возникают в центре капли, а часть текстурированной поверхности, пропитанной жидкостью, оказывается открытой. Точный размер и форма особенностей рельефа на поверхности жидкости при этом зависят от ее собственных свойств (состава и концентрации магнитных частиц или вязкости и поверхностного натяжения жидкой среды), а также от свойств текстуры на поверхности — размеры и направления вертикальных стенок — и распределения и силы неоднородного магнитного поля.

Управляя состоянием магнитной жидкости, можно менять свойства всей поверхности: ее трение, поверхностное скольжение и адгезионные характеристики. Этот механизм ученые предложили использовать для управления коллоидными системами: движением частиц в водной среде, скоростью перемещения капель жидкости по поверхности, управляемой задержкой при смешивании нескольких капель различных водных растворов.

Кроме того, подобную текстурированную поверхность с магнитной жидкостью исследователи использовали как элемент нескольких устройств с подвижными деталями. Например, в одном из них действие магнитного поля на магнитную жидкость приводит к уменьшению трения и ускорению движения, а в другом с помощью магнитного поля можно перекачивать жидкость из одной емкости в другую.

Ученые отмечают, что каждый из предложенных примеров использования в дальнейшем может быть развит до полноценной технологии. Более того, у предложенного подхода много и других областей применения — от микрофлюидики до температурного контроля и очистки поверхностей от загрязнений.

Магнитные жидкости нередко предлагают использовать в качестве различных функциональных элементов различных механических и электрических устройств. Например, недавно американские физики разработали новый тип ионных двигателей для космических аппаратов, в которых рабочим телом выступает ионная магнитная жидкость. Благодаря этому удалось значительно сократить размеры двигателей.

Александр Дубов

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

«Магнитная какашка»: ученые изобрели движущуюся слизь, которую можно использовать в пищеварительной системе человека | Наука

Ученые создали движущуюся магнитную слизь, способную окружать более мелкие объекты, самовосстанавливаться и «очень сильно деформироваться», сжиматься и перемещаться в узких местах.

Слизь, которая управляется магнитами, также является хорошим проводником электричества и может использоваться для соединения электродов между собой, говорят ее создатели.

Магнитный шарик темного цвета в социальных сетях сравнивают с Флаббером, одноименным веществом из 19-го века. 97 научно-фантастический фильм, описываемый как «магнитная какашка», «удивительный и немного пугающий».

Профессор Ли Чжан из Китайского университета Гонконга, один из создателей слизи, подчеркнул, что это вещество было настоящим научным исследованием, а не первоапрельской шуткой, несмотря на время его выпуска.

Слизь содержит магнитные частицы, так что ею можно манипулировать, чтобы она перемещалась, вращалась или формировала формы O и C при воздействии на нее внешних магнитов.

Капля была описана в исследовании, опубликованном в рецензируемом журнале Advanced Functional Materials, как «робот с магнитной слизью».

«Конечная цель — развернуть его как робота», — сказал Чжан, добавив, что на данный момент слизи не хватает автономии. «Мы по-прежнему рассматриваем это как фундаментальное исследование — пытаемся понять свойства его материала».

Робот, сделанный из магнитной слизи, может быть размещен внутри тела для выполнения таких задач, как извлечение предметов, случайно проглоченных. https://t.co/EYpnx56vNO pic.twitter.com/zA3hMO80xQ 31 марта 2022 г.

Слизь обладает «вязкоупругими свойствами», сказал Чжан, что означает, что «иногда она ведет себя как твердое тело, иногда как жидкость».

Изготовлен из смеси полимера, называемого поливиниловым спиртом, буры, которая широко используется в чистящих средствах, и частиц неодимового магнита.

«Это очень похоже на смешивание воды с [кукурузным] крахмалом дома», — сказал Чжан. Смешивание этих двух веществ дает ублек, неньютоновскую жидкость, вязкость которой изменяется под действием силы. «Когда вы касаетесь его очень быстро, он ведет себя как твердое тело. Когда вы нежно и медленно прикасаетесь к нему, он ведет себя как жидкость», — сказал Чжан.

Хотя у команды нет ближайших планов по тестированию слизи в медицинских условиях, ученые предполагают, что слизь может быть полезна для пищеварительной системы, например, для снижения вреда от проглоченной маленькой батарейки.

«Чтобы избежать утечки токсичных электролитов, мы, возможно, можем использовать этого типа робота-слизи, чтобы сделать инкапсуляцию, чтобы сформировать какое-то инертное покрытие», — сказал он.

Однако магнитные частицы в слизи сами по себе токсичны. Исследователи покрыли слизь слоем кремнезема — основного компонента песка — чтобы сформировать гипотетический защитный слой.

«Безопасность также сильно зависит от того, как долго вы будете держать их внутри своего тела», — сказал Чжан.

Чжан добавил, что можно использовать пигменты или краситель, чтобы сделать слизь, которая в настоящее время имеет непрозрачный коричнево-черный оттенок, более красочной.

Как сделать магнитную слизь

Знаете ли вы, что можно сделать магнитную слизь? Магнитная слизь содержит железо и притягивается сильным магнитом. Это очень эластично и очень весело. Когда вы держите магнит рядом с слаймом, он сочится к нему, и слизь «проглатывает» магнит, если вы его отпустите! ТАК КРУТО.

Магнитный лизун легко приготовить по нашему рецепту из 3 ингредиентов!

Этот пост был первоначально написан в марте 2014 года и обновлен в апреле 2019 года. Наш обновленный рецепт проще в использовании и гораздо менее запутан! У слизи плохая репутация загрязнённости, и вы можете бояться «неудачи слизи». Однако я могу заверить вас, что этот проект будет веселым и успешным! Я рекомендую внимательно прочитать инструкции, и вы захотите сначала попробовать этот проект, прежде чем делать его с группой.

Мы любим делать слаймы. Вы также можете ознакомиться с нашими рецептами лимонадного слайма (ароматного!) и блестящего золотого слайма. Floam Slime — еще один из моих фаворитов.

Что может магнитная слизь?

С магнитной слизью очень весело играть отдельно. Он растягивается и сжимается. Если вы поднимете его, он сочится на пол длинной нитью! Добавление элемента магнитной игры делает его еще более удивительным. Это отличный проект, который стоит внести в список дел на черный день, весенние каникулы или лето! Это также станет отличным групповым занятием для научного клуба или скаутской группы.

Есть что-то особенное в том, чтобы наблюдать за движением жидкости, не прикасаясь к ней… Так увлекательно!

Вы можете заставить слизь двигаться быстрее, если позволите магниту коснуться ее. Также круто чувствовать, как магнит прилипает к лизуну.

Мы также весело провели время, поместив магнит на слизь и наблюдая, как слизь поглощает его!

Материалы, необходимые для изготовления магнитной слизи

Эти ссылки являются партнерскими ссылками Amazon. Это означает, что если вы совершаете покупку по ссылкам, я буду получать небольшой процент от продажи без каких-либо дополнительных затрат для вас.

• Жидкий крахмал. Мы использовали жидкий крахмал Sta-flo.
• Клей Элмера — мы использовали белый клей, но прозрачный тоже может выглядеть круто! Это клей ПВА.
• Порошок оксида железа
• Миска для смешивания – смывается.
• Пластиковые ложки для перемешивания
• Мерный стакан 1/4 чашки
• Мерная ложка A 1 столовая ложка
• Неодимовый (редкоземельный) магнит – Обычный магнит не будет достаточно сильным . Вот набор на Amazon с двумя неодимовыми магнитами Barr. Мы заказали наши некоторое время назад, но наша история Amazon говорит, что мы использовали эту ссылку, хотя магниты выглядят немного иначе.

Как сделать магнитный лизун:

Шаг 1: Налейте 1/4 стакана белого клея ПВА в чашу для смешивания. Возможно, вам придется использовать ложку, чтобы соскребать весь клей с мерного стакана.

Шаг 2: Добавьте 2 столовые ложки порошка оксида железа. Размешайте как следует.

Вы ожидаете, что смесь будет выглядеть полностью черной, как на моей фотографии слизи выше. Однако это будет больше похоже на крошки печенья Oreo! Не волнуйтесь — через минуту он станет полностью черным.

Шаг 3: Влейте 1/8 стакана жидкого крахмала.

Шаг 4: Тщательно перемешайте смесь клея и крахмала, чтобы убедиться, что все смешано. Как только вы начнете мешать, крахмал вступит в реакцию с клеем, и начнет образовываться лизун.

У меня получилось слишком много крахмала. Я мог сказать, что в миске и на лизуне было немного несмешанного крахмала после того, как я его хорошо перемешал. Чтобы это исправить, я промыл лизуна всего несколько секунд под холодной водой.

Шаг 5: Разомните слайм руками.

Вот так выглядел лизун после быстрого полоскания и небольшого замеса. Я считаю, что полезно мыть руки после замешивания лизуна и перед игрой с ним. Это поможет сделать слайм менее липким.

Устранение неполадок:

• Если ваш лизун слишком липкий (клейкий), добавьте немного больше крахмала. Если он слишком тягучий, добавьте еще немного клея.
• Если ваша слизь не реагирует на ваш магнит, проблема заключается в силе вашего магнита. Мы заказали несколько новых цилиндрических неодимовых магнитов, которые оказались недостаточно сильными!

Вот еще несколько важных замечаний:

• Неодимовые магниты чрезвычайно сильны! При попытке разъединить магниты можно легко прищемить пальцы.