Согласно библейскому преданию после Всемирного потопа человечество было представлено одним народом, говорившим на одном языке. С востока люди пришли на землю Сеннаар, где решили построить город Вавилон и башню высотой до небес…
На фотографиях и видео представлена магнитная жидкость с намагниченностью насыщения 100 кА/м. В 1 см3 такой магнитной жидкости содержится около 5∙1017 частиц магнетита со средним диаметром 10 нм. Используя постоянный магнит, можно получить пики с высотой около 3-х сантиметров. Несложно подсчитать, что от основания пика до его вершины выстраивается около 2∙106 частиц, покрытых слоем стабилизатора – поверхностно-активного вещества (длина молекулы ПАВ около 2 нм).
Если уподобить каждую твердую частицу кирпичу с толщиной 10 см, а слой молекул ПАВ – слою цемента с толщиной 2 см, то получилась бы башня с высотой 280 километров – Вавилонская башня…
 |
 |
Средний балл: 9.6 (голосов 27)
Комментарии
Арефьева Татьяна Альбертовна,
24 августа 2010 21:35
Небольшая ремарка.
Намагниченность насыщения 100 кА/м - это много или мало?
Верхний предел намагниченности насыщения магнитных жидкостей, выпускаемых ведущими западными производителями, не превышает 50-60 кА/м. Визуально в магнитном поле пики будут в два раза меньше, чем на фотографиях, представленных выше.
Намагниченность насыщения 100 кА/м - это много или мало?
Верхний предел намагниченности насыщения магнитных жидкостей, выпускаемых ведущими западными производителями, не превышает 50-60 кА/м. Визуально в магнитном поле пики будут в два раза меньше, чем на фотографиях, представленных выше.
Владимир Владимирович,
25 августа 2010 06:31
Визуальные материалы очень красивые!
А про намагниченность - ее ведь несложно поднять путем увеличения размера частиц (или их частичной агрегации), но при этом возникают проблемы с седиментацией/расслоением/однородностью.
Соответственно, рекорды вызывают вопросы:
--Как измерялся размер магнитных частиц?
--Каков их эффективный гидродинамический радиус в башнях?
--Какова вязкость данных магнитных жидкостей?
А про намагниченность - ее ведь несложно поднять путем увеличения размера частиц (или их частичной агрегации), но при этом возникают проблемы с седиментацией/расслоением/однородностью.
Соответственно, рекорды вызывают вопросы:
--Как измерялся размер магнитных частиц?
--Каков их эффективный гидродинамический радиус в башнях?
--Какова вязкость данных магнитных жидкостей?
Арефьева Татьяна Альбертовна,
25 августа 2010 16:48
Намагниченность насыщения магнитных жидкостей зависит не от размера частиц или агрегатов, а от объемной (или массовой) доли этих частиц или агрегатов (если в магнитной жидкости инициируется процесс агрегации, то, как раз, и возникают проблемы с седиментацией, которые необходимо решать). Конечно, чем больше частиц, тем больше намагниченность насыщения. Однако объемная доля частиц дисперсной фазы имеет свой верхний предел (многое при этом определяется вязкостью жидкости-носителя). Например, для магнитной жидкости на основе керосина максимальная объемная доля магнетита составляет около 28 %, что соответствует намагниченности насыщения 100 кА/м. При большей объемной доле защитные оболочки поверхностно-активного вещества попросту не раскроются, и магнитная жидкость не будет жидкостью, а будет представлять собой пасту.
Что касается размера частиц. Оптимальный размер частиц магнетита при синтезе магнитных жидкостей составляет 8 – 12 нм (такой размер соответствует однодоменным частицам). При размере частиц магнетита меньше 5 нм частицы теряют магнитные свойства. При размере частиц больше 20 нм возникают сложности при их стабилизации. Частицы магнетита, полностью или частично лишенные защитных оболочек, во-первых, окисляются, что приводит к уменьшению намагниченности насыщения, во-вторых, объединяются в агрегаты (выпадение осадка при этом неизбежно: магнитная жидкость расслаивается).
Как измерялся размер частиц? В основе определения размера малых магнитных частиц лежит магнитогранулометрический метод. Суть метода состоит в сопоставлении экспериментальных кривых намагничивания и зависимости, выведенной Ланжевеном. Этот метод мы и использовали для определения размера частиц. При среднем размере частиц магнетита 10 нм их радиус составляет 5 нм (с учетом толщины защитной оболочки – 7 нм).
Пластическая вязкость магнитной жидкости, представленной на фото и видео, составляет 0,03 Паскаль на секунду.
Что касается размера частиц. Оптимальный размер частиц магнетита при синтезе магнитных жидкостей составляет 8 – 12 нм (такой размер соответствует однодоменным частицам). При размере частиц магнетита меньше 5 нм частицы теряют магнитные свойства. При размере частиц больше 20 нм возникают сложности при их стабилизации. Частицы магнетита, полностью или частично лишенные защитных оболочек, во-первых, окисляются, что приводит к уменьшению намагниченности насыщения, во-вторых, объединяются в агрегаты (выпадение осадка при этом неизбежно: магнитная жидкость расслаивается).
Как измерялся размер частиц? В основе определения размера малых магнитных частиц лежит магнитогранулометрический метод. Суть метода состоит в сопоставлении экспериментальных кривых намагничивания и зависимости, выведенной Ланжевеном. Этот метод мы и использовали для определения размера частиц. При среднем размере частиц магнетита 10 нм их радиус составляет 5 нм (с учетом толщины защитной оболочки – 7 нм).
Пластическая вязкость магнитной жидкости, представленной на фото и видео, составляет 0,03 Паскаль на секунду.
Владимир Владимирович,
26 августа 2010 05:49
Спасибо за подробные ответы.
Удивительно низкие значения пластической вязкости! А какие значения предела текучести?
Конечно, намагниченность насыщения зависит от содержания частиц в жидкой фазе. Но, насколько я понимаю, характерные значения намагниченности насыщения объемной фазы редко достигаются для наночастиц. И поэтому при укрупнении наночастиц намагниченность растет (при одинаковом процентном содержании магнитной фазы).
При большей объемной доле защитные оболочки поверхностно-активного вещества попросту не раскроются, и магнитная жидкость не будет жидкостью, а будет представлять собой пасту.
Поясните, пожалуйста, про "не раскрывающиеся оболочки". И как определяется переход между жидкостью и пастой? И насколько высокими могут получиться "Вавилонские башни" пасты? Например, дисперсии микронных палочкообразных магнитных частиц будут очень хороши для рекордов высоты башен, особенно учитывая их потенциально высокую плотность упаковки в нематических коллоидных фазах.
То есть Ваши измерения размера частиц не прямые, и по сути Вы определяте "эквивалентный" размер. А что, если частицы не агрегированы, а ассоциированы в флокулы? Тогда, поскольку ПАВ разделяет ассоциированные суперпарамагнитные домены, эффект на магнитные измерения может быть незначительный, а коллоидные характеристики малопредсказуемы.
И с точки зрения коллоидной химии ничто не препятствует стабилизации 20- или 50-нм частиц по аналогии с металлами и другими материалами.
Удивительно низкие значения пластической вязкости! А какие значения предела текучести?
Конечно, намагниченность насыщения зависит от содержания частиц в жидкой фазе. Но, насколько я понимаю, характерные значения намагниченности насыщения объемной фазы редко достигаются для наночастиц. И поэтому при укрупнении наночастиц намагниченность растет (при одинаковом процентном содержании магнитной фазы).
При большей объемной доле защитные оболочки поверхностно-активного вещества попросту не раскроются, и магнитная жидкость не будет жидкостью, а будет представлять собой пасту.
Поясните, пожалуйста, про "не раскрывающиеся оболочки". И как определяется переход между жидкостью и пастой? И насколько высокими могут получиться "Вавилонские башни" пасты? Например, дисперсии микронных палочкообразных магнитных частиц будут очень хороши для рекордов высоты башен, особенно учитывая их потенциально высокую плотность упаковки в нематических коллоидных фазах.
То есть Ваши измерения размера частиц не прямые, и по сути Вы определяте "эквивалентный" размер. А что, если частицы не агрегированы, а ассоциированы в флокулы? Тогда, поскольку ПАВ разделяет ассоциированные суперпарамагнитные домены, эффект на магнитные измерения может быть незначительный, а коллоидные характеристики малопредсказуемы.
И с точки зрения коллоидной химии ничто не препятствует стабилизации 20- или 50-нм частиц по аналогии с металлами и другими материалами.
Арефьева Татьяна Альбертовна,
26 августа 2010 21:33
Динамическая вязкость дисперсионной среды, которая использовалась при синтезе магнитной жидкости, составляет 7,5.10-4 Па.с. При намагниченности насыщения 100 кА/м пластическая вязкость самой магнитной жидкости 0,03 Па.с, т.е. вязкость увеличивается в 40 раз по сравнению с вязкостью чистого носителя. Поэтому, не совсем понятно, почему значение пластической вязкости 0,03 Па.с считается удивительно низким. Конечно, всё зависит от того, с чем сравнивать.
Каковы значения предела текучести? Мы не ставили перед собой задачи определить предел, при котором магнитная жидкость не течет. Однако простой расчет показывает, что в магнитной жидкости с намагниченностью насыщения 100 кА/м, массовая доля жидкости-носителя составляет 12 % (остальные 88 % приходятся на магнетит и поверхностно-активное вещество). Таким образом, исходя из этих соображений, можно предположить, что предел текучести весьма близок.
Поясните, пожалуйста, про «нераскрывающиеся оболочки». При синтезе магнитной жидкости поверхностно-активное вещество должно не только адсорбироваться на поверхности частиц, образуя защитную оболочку, но и иметь сродство с дисперсионной средой – взаимодействовать с ней. Теперь представьте, что вы вылили ведро воды на тонну земли. Что произойдет? Вода пропитает верхний слой земли, а ее основная масса останется сухой. Также и с магнитной жидкостью. Если жидкости-носителя чрезвычайно мало, то молекул носителя просто не хватит для того, чтобы вступить во взаимодействие со всеми молекулами ПАВ. Оболочки ПАВ, главным образом, будут взаимодействовать между собой. Частицы стабилизированного магнетита будут ограничены в своем движении. Мы называем такой продукт пастой. Она, естественно, не течет. Добавляя к пасте носитель, мы добиваемся взаимодействия всех молекул ПАВ с молекулами жидкости-носителя. Происходит, своего рода, раскрытие оболочек. Благодаря взаимодействию ПАВ с носителем наночастицы дисперсной фазы находятся во взвешенном состоянии. При этом они равномерно распределены по всему объему.
И насколько высокими могут получиться "Вавилонские башни" пасты? Как было сказано выше, паста не течет. При наложении внешнего магнитного поля весь магнетит осядет на магните, поэтому никаких «башен» образовываться не будет.
Например, дисперсии микронных палочкообразных магнитных частиц будут очень хороши для рекордов высоты башен… Частицы микронных размеров в магнитном поле будут вести себя как постоянные магниты, поскольку являются многодоменными. При наложении внешнего магнитного поля такие частицы не будут выстраиваться вдоль силовых линий, а будут «схлопываться» друг с другом. Такая система называется магнитореологической суспензией. В магнитном поле вязкость такой суспензии возрастает в сотни раз.
И с точки зрения коллоидной химии ничто не препятствует стабилизации 20- или 50-нм частиц по аналогии с металлами и другими материалами. Спорить не буду. Однако во всем должен быть смысл. Какое преимущество будет достигнуто, если, допустим, застабилизировать частицы с диаметром 50 нм? Вы написали, что при укрупнении наночастиц намагниченность растет (при одинаковом процентном содержании магнитной фазы). А почему? Намагниченность – алгебраическая сумма магнитных моментов. Например, сто однодоменных частиц (сто магнитных моментов) с диаметром 10 нм будут иметь такую же намагниченность, что и двадцать частиц с диаметром 50 нм. Несмотря на то, что динамика их намагничивания будет разной, намагниченность насыщения будет представлять собой одну и ту же величину.
Каковы значения предела текучести? Мы не ставили перед собой задачи определить предел, при котором магнитная жидкость не течет. Однако простой расчет показывает, что в магнитной жидкости с намагниченностью насыщения 100 кА/м, массовая доля жидкости-носителя составляет 12 % (остальные 88 % приходятся на магнетит и поверхностно-активное вещество). Таким образом, исходя из этих соображений, можно предположить, что предел текучести весьма близок.
Поясните, пожалуйста, про «нераскрывающиеся оболочки». При синтезе магнитной жидкости поверхностно-активное вещество должно не только адсорбироваться на поверхности частиц, образуя защитную оболочку, но и иметь сродство с дисперсионной средой – взаимодействовать с ней. Теперь представьте, что вы вылили ведро воды на тонну земли. Что произойдет? Вода пропитает верхний слой земли, а ее основная масса останется сухой. Также и с магнитной жидкостью. Если жидкости-носителя чрезвычайно мало, то молекул носителя просто не хватит для того, чтобы вступить во взаимодействие со всеми молекулами ПАВ. Оболочки ПАВ, главным образом, будут взаимодействовать между собой. Частицы стабилизированного магнетита будут ограничены в своем движении. Мы называем такой продукт пастой. Она, естественно, не течет. Добавляя к пасте носитель, мы добиваемся взаимодействия всех молекул ПАВ с молекулами жидкости-носителя. Происходит, своего рода, раскрытие оболочек. Благодаря взаимодействию ПАВ с носителем наночастицы дисперсной фазы находятся во взвешенном состоянии. При этом они равномерно распределены по всему объему.
И насколько высокими могут получиться "Вавилонские башни" пасты? Как было сказано выше, паста не течет. При наложении внешнего магнитного поля весь магнетит осядет на магните, поэтому никаких «башен» образовываться не будет.
Например, дисперсии микронных палочкообразных магнитных частиц будут очень хороши для рекордов высоты башен… Частицы микронных размеров в магнитном поле будут вести себя как постоянные магниты, поскольку являются многодоменными. При наложении внешнего магнитного поля такие частицы не будут выстраиваться вдоль силовых линий, а будут «схлопываться» друг с другом. Такая система называется магнитореологической суспензией. В магнитном поле вязкость такой суспензии возрастает в сотни раз.
И с точки зрения коллоидной химии ничто не препятствует стабилизации 20- или 50-нм частиц по аналогии с металлами и другими материалами. Спорить не буду. Однако во всем должен быть смысл. Какое преимущество будет достигнуто, если, допустим, застабилизировать частицы с диаметром 50 нм? Вы написали, что при укрупнении наночастиц намагниченность растет (при одинаковом процентном содержании магнитной фазы). А почему? Намагниченность – алгебраическая сумма магнитных моментов. Например, сто однодоменных частиц (сто магнитных моментов) с диаметром 10 нм будут иметь такую же намагниченность, что и двадцать частиц с диаметром 50 нм. Несмотря на то, что динамика их намагничивания будет разной, намагниченность насыщения будет представлять собой одну и ту же величину.
Владимир Владимирович,
26 августа 2010 22:25
Большое спасибо!
Про оболочки все стало понятно и пасту.
88% - здорово!
Если в ваших частицах полностью достигнуты магнитные свойства объемной фазы материала, то, конечно, чем меньше частицы - тем лучше.
Остались вопросы про микронные суспензии.
Если опилки выстраиваются вдоль силовых линий, то и микронным частицам приходится.
Вот например.
Весьма интересно понять, какой у Вас реально размер частиц в жидкости (эффективный гидродинамический радиус/размер). Разумно, (да и здесь вот написано), что при уменьшении размера частиц пластическая вязкость возрастает. Эффективно выглядит так, что у Вас микронная или субмикронная суспензия агрегатов суперпарамагнитных частиц (Отнюдь не все "оболочки раскрыты", но достаточно для хорошей подвижности. И, соответственно, при этом относительно малы поверхностныe взаимодействия между частицами, исходя из значений вязкости). Судя по всему, это весьма и весьма эффективная система!
Про оболочки все стало понятно и пасту.
88% - здорово!
Если в ваших частицах полностью достигнуты магнитные свойства объемной фазы материала, то, конечно, чем меньше частицы - тем лучше.
Остались вопросы про микронные суспензии.
Если опилки выстраиваются вдоль силовых линий, то и микронным частицам приходится.
Вот например.
Весьма интересно понять, какой у Вас реально размер частиц в жидкости (эффективный гидродинамический радиус/размер). Разумно, (да и здесь вот написано), что при уменьшении размера частиц пластическая вязкость возрастает. Эффективно выглядит так, что у Вас микронная или субмикронная суспензия агрегатов суперпарамагнитных частиц (Отнюдь не все "оболочки раскрыты", но достаточно для хорошей подвижности. И, соответственно, при этом относительно малы поверхностныe взаимодействия между частицами, исходя из значений вязкости). Судя по всему, это весьма и весьма эффективная система!
Арефьева Татьяна Альбертовна,
27 августа 2010 16:37
Владимир Владимирович, я с Вами абсолютно согласна.
Насчет определения размера частиц. К сожалению, мы весьма ограничены в своих возможностях. Если есть возможность определить размер частиц дисперсной фазы, минуя косвенные измерения (Вы правильно заметили, что магнитогранулометрический метод не позволяет определить размер частиц напрямую), мы только "За".
Увеличение вязкости при уменьшении размера частиц мы уже давно установили, исходя из экспериментальных данных. Это, кстати, довольно эффективный механизм для варьирования вязкости магнитной жидкости в пределах одной объемной доли магнитной фазы.
Насчет эффективности системы. Спектр применения магнитных жидкостей с каждым годом только расширяется. При этом к МЖ предъявляются следующие требования: стабильность без внешнего воздействия, стабильность в высокоградиентных магнитных и гравитационных полях, стабильность при термическом воздействии и т.д., а также необходимый набор технических характеристик (намагниченность, плотность, вязкость и др.). Потребителей особо не интересует, какой в МЖ размер частиц, как эти частицы между собой взаимодействуют и прочее. Хотя было бы очень интересно заглянуть вглубь (мы к этому стремимся)...
Насчет определения размера частиц. К сожалению, мы весьма ограничены в своих возможностях. Если есть возможность определить размер частиц дисперсной фазы, минуя косвенные измерения (Вы правильно заметили, что магнитогранулометрический метод не позволяет определить размер частиц напрямую), мы только "За".
Увеличение вязкости при уменьшении размера частиц мы уже давно установили, исходя из экспериментальных данных. Это, кстати, довольно эффективный механизм для варьирования вязкости магнитной жидкости в пределах одной объемной доли магнитной фазы.
Насчет эффективности системы. Спектр применения магнитных жидкостей с каждым годом только расширяется. При этом к МЖ предъявляются следующие требования: стабильность без внешнего воздействия, стабильность в высокоградиентных магнитных и гравитационных полях, стабильность при термическом воздействии и т.д., а также необходимый набор технических характеристик (намагниченность, плотность, вязкость и др.). Потребителей особо не интересует, какой в МЖ размер частиц, как эти частицы между собой взаимодействуют и прочее. Хотя было бы очень интересно заглянуть вглубь (мы к этому стремимся)...
Владимир Владимирович,
27 августа 2010 22:25
Татьяна Альбертовна,
Замечательно!
Я вопросы задавал из научного любопытства - очень интересно было обсудить.
Про визуализацию - можно попробовать пульверизовать на поверхность и посмотреть силовой микроскопией распределение размеров агрегатов. Любое разрешение будет интересно, хотя много артефактов может быть при сушке.
Написал, и интересно стало - а получится ли сканировать собственно магнитную жидкость - это будет достаточно сложно, но здесь много заглядывает экспертов - может кто и заинтересуется.
А потом посмотрел, делает ли кто - и вот ссылку нашел на статью по теме нашего обсуждения.
И, думается, собственно измерение вязкостей с одинаковыми частицами, но разными растворителями и ПАВами даст возможность оценить примерный эффективный размер агрегатов частиц.
Чем не работа для школьников?
Несомненно, потребительский спрос может являться разумным приоритетом.
А научные знания о системе позволят этот спрос грамотно и быстро удовлетворять (у потребителей ведь часто могут быть и всяческие специфические требования).
Успехов Вам!
Замечательно!
Я вопросы задавал из научного любопытства - очень интересно было обсудить.
Про визуализацию - можно попробовать пульверизовать на поверхность и посмотреть силовой микроскопией распределение размеров агрегатов. Любое разрешение будет интересно, хотя много артефактов может быть при сушке.
Написал, и интересно стало - а получится ли сканировать собственно магнитную жидкость - это будет достаточно сложно, но здесь много заглядывает экспертов - может кто и заинтересуется.
А потом посмотрел, делает ли кто - и вот ссылку нашел на статью по теме нашего обсуждения.
И, думается, собственно измерение вязкостей с одинаковыми частицами, но разными растворителями и ПАВами даст возможность оценить примерный эффективный размер агрегатов частиц.
Чем не работа для школьников?
Несомненно, потребительский спрос может являться разумным приоритетом.
А научные знания о системе позволят этот спрос грамотно и быстро удовлетворять (у потребителей ведь часто могут быть и всяческие специфические требования).
Успехов Вам!
Арефьева Татьяна Альбертовна,
28 августа 2010 12:32
Владимир Владимирович, я с Вами абсолютно согласна. Всестороннее изучение свойств магнитных жидкостей, поведения МЖ при изменении внешних факторов, безусловно, поможет расширить спектр их применения. Глупо полагать, что не зная ничего об объекте, можно его каким-либо образом использовать.
Что касается собственно магнитных жидкостей.
Мы с удовольствием предоставим бесплатно образцы магнитных жидкостей всем заинтересованным лицам. Школьники, конечно, исключением не будут. Это будут магнитные жидкости на разных основах с желаемыми свойствами. Если есть интерес, пожалуйста, наши двери всегда открыты.
Что касается собственно магнитных жидкостей.
Мы с удовольствием предоставим бесплатно образцы магнитных жидкостей всем заинтересованным лицам. Школьники, конечно, исключением не будут. Это будут магнитные жидкости на разных основах с желаемыми свойствами. Если есть интерес, пожалуйста, наши двери всегда открыты.
Курчатов Эдуард Юрьевич,
24 января 2013 16:49
Уважаемая Татаьяна Альбертовна!
У нас в институте энергоэффективности при КНИТУ(КАИ) возник один проект,по преобразованию тепловой энергии в электрическую. Но он не финансируется (Надеюсь пока). Нельзя ли у Вас получить, или купить недорого немного (грамм по 200) МЖ на основе керосина и воды для проведения экспериментов.
У нас в институте энергоэффективности при КНИТУ(КАИ) возник один проект,по преобразованию тепловой энергии в электрическую. Но он не финансируется (Надеюсь пока). Нельзя ли у Вас получить, или купить недорого немного (грамм по 200) МЖ на основе керосина и воды для проведения экспериментов.
Арефьева Татьяна Альбертовна,
24 января 2013 19:09
Эдуард Юрьевич, отправьте, пожалуйста, письмо на мой email
tatyana_arefyeva@mail.ru
tatyana_arefyeva@mail.ru
Колегова Анастасия Сергеевна,
18 сентября 2010 18:55
Видеоматериалы эффектны, фотоматериалы - тоже. у меня брат двоюродный заинтересовался магнитными жидкостями, постараюсь объяснить ему суть явления
у меня брат двоюродный заинтересовался магнитными жидкостями, постараюсь объяснить ему суть явления
Иванова Светлана Сергеевна,
28 октября 2010 22:16
Уважаемая Татьяна Альбертовна! Я являюсь ученицей 9 класса.
Меня очень интересует магнитная жидкость.
Я пыталась получить магнитную жидкость на основе керосина осветленного, но ежики не получаются.
Соли использовала следующие(FeCl3 и FeCl2).
Восстановитель брала (NH4OH)(25,5 %)
Олеиновую кислоту (степень чистоты не указана). Но стоит в шкафу, вроде давно ( более 4 лет).
Как влияет степень чистоты реагентов на получение этих магнитной жидкости, а ,в частности, ПАВ?
Может посодействуйте мне и подскажите как получить в лаб. условиях ежики?
С уважением Светлана.
Меня очень интересует магнитная жидкость.
Я пыталась получить магнитную жидкость на основе керосина осветленного, но ежики не получаются.
Соли использовала следующие(FeCl3 и FeCl2).
Восстановитель брала (NH4OH)(25,5 %)
Олеиновую кислоту (степень чистоты не указана). Но стоит в шкафу, вроде давно ( более 4 лет).
Как влияет степень чистоты реагентов на получение этих магнитной жидкости, а ,в частности, ПАВ?
Может посодействуйте мне и подскажите как получить в лаб. условиях ежики?
С уважением Светлана.
Иванова Светлана Сергеевна,
28 октября 2010 22:20
Какой состав мне лучше брать?
Еще раз спасибо
Еще раз спасибо
Трусов Л. А.,
28 октября 2010 23:25
побольше магнитной фазы и посильнее магнит
Арефьева Татьяна Альбертовна,
29 октября 2010 22:03
Светлана Сергеевна, Вам, как начинающему химику, я советую попробовать получить магнитную жидкость следующим образом.
Получаете магнетит по реакции Элмора. Реактивы: сульфат железа (II) 7-водный, хлорид железа (III) 6-водный, 25% раствор аммиака. Соли железа берутся в соответствие со стехиометрией (растворы разбавленные). Осаждение ведется 10% раствором аммиака. После получения магнетита промываете его многократно дистиллированной водой до рН=7. Отжимаете воду. После чего в водную суспензию магнетита добавляете ПАВ (олеиновую кислоту из расчета 0,05 моль на 100 грамм магнетита) и жидкость-носитель (керосин). Нужно при этом помнить, что чем больше керосина Вы добавите, тем меньше будет массовая доля магнетита и, следовательно, меньше будут иглы. Смесь необходимо перемешивать при нагревании в течение нескольких дней.
По такой методике Вы сможете получить простейшую МЖ с необходимой намагниченностью насыщения, достаточной для появления более-менее выраженных игл.
В будущем, если у Вас будет интерес, я советую почитать научно-популярную книгу Фертмана «Еж в стакане».
Получаете магнетит по реакции Элмора. Реактивы: сульфат железа (II) 7-водный, хлорид железа (III) 6-водный, 25% раствор аммиака. Соли железа берутся в соответствие со стехиометрией (растворы разбавленные). Осаждение ведется 10% раствором аммиака. После получения магнетита промываете его многократно дистиллированной водой до рН=7. Отжимаете воду. После чего в водную суспензию магнетита добавляете ПАВ (олеиновую кислоту из расчета 0,05 моль на 100 грамм магнетита) и жидкость-носитель (керосин). Нужно при этом помнить, что чем больше керосина Вы добавите, тем меньше будет массовая доля магнетита и, следовательно, меньше будут иглы. Смесь необходимо перемешивать при нагревании в течение нескольких дней.
По такой методике Вы сможете получить простейшую МЖ с необходимой намагниченностью насыщения, достаточной для появления более-менее выраженных игл.
В будущем, если у Вас будет интерес, я советую почитать научно-популярную книгу Фертмана «Еж в стакане».
Щербаков Александр Борисович,
30 октября 2010 03:04
промываете его многократно дистиллированной водой
Лучше промывать, удерживая осадок магнитом. Или вот пропись в НиЖ можно повторить
Лучше промывать, удерживая осадок магнитом. Или вот пропись в НиЖ можно повторить
Арефьева Татьяна Альбертовна,
30 октября 2010 14:20
Естественно, осадок магнетита необходимо удерживать магнитом (это по умолчанию).
Иванова Светлана Сергеевна,
31 октября 2010 13:41
Cпасибо Вам огромное за ценные советы.
Сейчас я пытаюсь также получать МЖ на основе не токсичных сред (н-р вазелиновое масло, но система неустойчива в нем и идет процесс агрегации (слипания) частиц с последующей седиментацией.
У меня еще к Вам несколько вопросов?
1. Влияет ли концентрация исходных солей на образование ежей(если да, то какую концентрацию целесообразнее использовать)?
2. Если я буду использовать хлорид Fe(II) вместо сульфата Fe (II)?
3. При какой температуре нагревать, ведь это керосин (и ,наверное, оснастить все обратным холодильником ведь не с открытой же крышкой мне все делать)?
Извините, что так много вопросов и все сразу, но я люблю химию и хочу преуспеть в ней.
С уважением и благодарностью
Света(9а класс)
Сейчас я пытаюсь также получать МЖ на основе не токсичных сред (н-р вазелиновое масло, но система неустойчива в нем и идет процесс агрегации (слипания) частиц с последующей седиментацией.
У меня еще к Вам несколько вопросов?
1. Влияет ли концентрация исходных солей на образование ежей(если да, то какую концентрацию целесообразнее использовать)?
2. Если я буду использовать хлорид Fe(II) вместо сульфата Fe (II)?
3. При какой температуре нагревать, ведь это керосин (и ,наверное, оснастить все обратным холодильником ведь не с открытой же крышкой мне все делать)?
Извините, что так много вопросов и все сразу, но я люблю химию и хочу преуспеть в ней.
С уважением и благодарностью
Света(9а класс)
Иванова Светлана Сергеевна,
31 октября 2010 13:55
Да, чуть не забыла, Ваши удивительные башни на сонове какой среды?
Они очень красивы.
Они очень красивы.
Арефьева Татьяна Альбертовна,
31 октября 2010 15:38
Уважаемая Света.
С удовольствием отвечу на Ваши вопросы.
1. Концентрация исходных солей влияет на рост кристаллов магнетита. Поэтому синтез магнетита с необходимым размером частиц (около 10 нм) проводят из разбавленных растворов. Мы используем растворы солей железа с молярной концентрацией 0,1 – 1 моль/л.
2. Конечно, можно при синтезе магнетита использовать и хлорид железа (II). Однако хлорид железа (II) дороже сульфата железа (II). Из экономических соображений, в основном, используется сульфат железа.
3. Вы, как я понимаю, хотите получить небольшое количество МЖ. Я рекомендую Вам, прежде чем добавлять ПАВ и керосин к водной суспензии магнетита, осушить последнюю ацетоном для максимально возможного удаления воды. Затем можно нагревать смесь (магнетит + ацетон + следы воды +ПАВ + керосин) на любом доступном нагревательном приборе (плитка, колбонагреватель, лучше сушильный шкаф). Температура около 80 град. Ацетон, температура кипения которого 56 град. быстро испарится. После полного его удаления «завяжется» магнитная жидкость. Естественно, все операции нужно проводить под вытяжкой.
Не нужно бояться, что керосин «улетит». Температура кипения керосина в зависимости от марки в соответствие с ГОСТом лежит в диапазоне от 130 до 230 град.
Что касается «башен». Для синтеза МЖ с наибольшей намагниченностью и, как следствие, наиболее эффектных необходимо использовать наименее вязкий носитель. Керосин, как раз, для этих целей подходит. Его кинематическая вязкость 1 сСт, что примерно в 60 раз меньше, чем у того же вазелинового масла.
С удовольствием отвечу на Ваши вопросы.
1. Концентрация исходных солей влияет на рост кристаллов магнетита. Поэтому синтез магнетита с необходимым размером частиц (около 10 нм) проводят из разбавленных растворов. Мы используем растворы солей железа с молярной концентрацией 0,1 – 1 моль/л.
2. Конечно, можно при синтезе магнетита использовать и хлорид железа (II). Однако хлорид железа (II) дороже сульфата железа (II). Из экономических соображений, в основном, используется сульфат железа.
3. Вы, как я понимаю, хотите получить небольшое количество МЖ. Я рекомендую Вам, прежде чем добавлять ПАВ и керосин к водной суспензии магнетита, осушить последнюю ацетоном для максимально возможного удаления воды. Затем можно нагревать смесь (магнетит + ацетон + следы воды +ПАВ + керосин) на любом доступном нагревательном приборе (плитка, колбонагреватель, лучше сушильный шкаф). Температура около 80 град. Ацетон, температура кипения которого 56 град. быстро испарится. После полного его удаления «завяжется» магнитная жидкость. Естественно, все операции нужно проводить под вытяжкой.
Не нужно бояться, что керосин «улетит». Температура кипения керосина в зависимости от марки в соответствие с ГОСТом лежит в диапазоне от 130 до 230 град.
Что касается «башен». Для синтеза МЖ с наибольшей намагниченностью и, как следствие, наиболее эффектных необходимо использовать наименее вязкий носитель. Керосин, как раз, для этих целей подходит. Его кинематическая вязкость 1 сСт, что примерно в 60 раз меньше, чем у того же вазелинового масла.
Арефьева Татьяна Альбертовна,
31 октября 2010 15:41
Кстати, пройдите по ссылке http://www.n...220213.html
Может быть, Вам опыт выполнения подобных работ школьниками поможет.
Может быть, Вам опыт выполнения подобных работ школьниками поможет.
Иванова Светлана Сергеевна,
31 октября 2010 16:35
Спасибо огромное
Буду следовать указаниям.
Походу возник еще вопрос, связанный с соотношением 88% ПАВ+дисперсная фаза и 12% Керосин (которое Вы указывали выше).
Не мало ли среды?
Я пересчитала и у меня получилось на 5,7 гр. ПАВ с магнетитом доливать 0,8 гр. керосина (просто получится очень вязкая кашица. Как быть?
Да, еще хотела узнать, какие экзамены ЕГЭ в Ваш ВУЗ сдавать?
Буду следовать указаниям.
Походу возник еще вопрос, связанный с соотношением 88% ПАВ+дисперсная фаза и 12% Керосин (которое Вы указывали выше).
Не мало ли среды?
Я пересчитала и у меня получилось на 5,7 гр. ПАВ с магнетитом доливать 0,8 гр. керосина (просто получится очень вязкая кашица. Как быть?
Да, еще хотела узнать, какие экзамены ЕГЭ в Ваш ВУЗ сдавать?
Арефьева Татьяна Альбертовна,
31 октября 2010 17:08
Светлана, при таком массовом соотношении получится МЖ с намагниченностью насыщения 100 кА/м, т.е. с намагниченностью, близкой к пределу. Такая МЖ, собственно, и представлена на видео.
Как видите, это не кашица. Вас смутили цифры? Такие цифры смущают многих. Однако высококонцентрированные МЖ создать сложно, но можно. Этот факт мы и хотели продемонстрировать.
Что касается ЕГЭ.
Я работаю в Ивановском государственном энергетическом университете (ИГЭУ). Естественно, профилирующим предметом является физика, т.е., как я понимаю, придется сдавать математику, русский, физику.
Как видите, это не кашица. Вас смутили цифры? Такие цифры смущают многих. Однако высококонцентрированные МЖ создать сложно, но можно. Этот факт мы и хотели продемонстрировать.
Что касается ЕГЭ.
Я работаю в Ивановском государственном энергетическом университете (ИГЭУ). Естественно, профилирующим предметом является физика, т.е., как я понимаю, придется сдавать математику, русский, физику.
Лелявин Ярослав Максимович,
28 января 2011 10:21
завораживает)) Как будто живая жидкость))
Чопорова Александра Геннадьевна,
08 июня 2011 20:26
Красота!
Лысков Евгений Анатольевич,
12 апреля 2012 11:20
Красиво!
Палии Наталия Алексеевна,
10 декабря 2016 17:18
Красота , а ведь и польза большая от магнитных жидкостей 
, а ведь и польза большая от магнитных жидкостей
Шумилов Тимофей Юрьевич,
16 апреля 2012 14:53
Татьяна Альбертовна вот не могли бы вы написать наиточнейший рецепт по изготовления МЖ я делал её по рецепту взятому в журнале Науке и жизнь , по рецепту одного иностранца http://www.y...ure=related и максимум что у меня получалось дак это чтобы жидкость в чашке петри обогнула форму магнита ,но не каких ёжиков я не наблюдал .
Орлов Дмитрий Валентинович,
15 июня 2014 10:37
Я готовил свою жидкость основываясь на формуле :
2 FeCl3 + FeCl2 + 8 NH3+ 4H2O = Fe3O4 + 8 NH4Cl
Оговорюсь сразу, что молярные соотношения писать тут не буду, так как это только загрузит письмо. Расчеты я делал правильно. Дело не в этом.
Поскольку FeCl2 в химмагах практически не продают (в виду его нестабильности). Делаю я его сам. Вот по этой методе
FeSO4 + 2KOH = Fe(OH)2 + K2SO4
Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O
Потом из раствора делаю кристаллогидрат (во избежании окисления в процессе выпаривания воды - бросаю в чашу с раствором FeCl2 кусочек металла).
В итоге у меня на руках есть Х.Ч. FeCl3 и Х.Ч. FeCl2 (Чистоту реактивов я соблюдаю очень скрупулезно).
Далее я руководствуюсь следующим правилом растворения хлоридов железа:
Кристаллогидрат FeCl3 - 1M растворяю в 2M HCl (т.е. 1/2).
Кристаллогидрат FeCl2 - 1M растворяю в 1M HCl (т.е. 1/1).
Водный раствор HCl по моему мнению лучше подходит, нежели просто вода. Таким образом, растворяя хлориды в водных растворах HCl можно предотвратить гидролиза хлоридов (который будет происходить в воде) из за смещения равновесия.
Вот тут я хотел бы задать первый вопрос. Имеет ли этот шаг какое-то значение? Либо можно смело растворять хлориды в воде, не боясь гидролиза.
Хотя я делал и так, и так... Хотел просто узнать, как лучше?
И так.
При нормальном помешивании (на магнитной мешалке) приливаю FeCl2 в FeCl3. Меняя скорость вращения капсюля в магн. мешалке на максимум я прикапываю 10% раствор NH3 с избытком ( 2ml в 10сек.) Прикапывание производится в центр водоворота. То есть стараюсь на максимальных оборотах все это дело размешать. После окончания капельной процедуры :) не выключаю мешалку, а гоняю ее еще несколько минут. Вытаскиваю пинцетом капсюль и ставлю стакан на магнит. Промываю до Ph 6,5 - 7.
Воду сливаю на столько, сколько это позволяет удерживание магнитом черного сгустка. При этом я стараюсь не сливать магнетит, который не сбился в комок, а просто плавает в воде.
Вот тут я хотел бы задать второй вопрос. А правильно ли это? Может лучше будет сливать с водой - то, что не прилипло к общему сгустку?
И вот третий вопрос. Я прочитал в ваших комментариях, о том, что воду надо просто выжимать до последней капли. Я не так скрупулезен. Ошибочно ли это?
Далее я занимаюсь экспериментами - которые привели меня в глубокие раздумья и противоречия.
При смешивании части полученного магнетита с TMAN (25% тетраметиламмоний гидроксид), я сливаю верхний черный слой и у меня остается сгусток:
Довольно мобильный и МЕЛКО шиповидный. НО!!!! при экспериментах с носителем я зашел в тупик. Керосин с TMAN вообще не совместим. Он совершенно не смачивает магнетит. С разными маслами тоже эффект ужасен. Результат есть только при попытке растворения магнетита в деионезированной или в обычной (дистиллированной) воде. Можно добавлять изопропил.
Короче говоря..... при растворении магнетита сдобренного TMAN в воде у меня получается как бы жиденькая кашица в более жидком растворе. Разделения фаз не происходит. Кашица очень хорошо смешивается. Но плавает как бы на дне более жидкой среды.
Шипы из кашицы вытягиваются (примерно 1см максимум). А вот из жидкой среды шипов нет вообще (хотя она очень мобильна и магнитоподатлива). Естественно, если я солью эту жидкость, оставив кашицу - то получу "шипованную" жидкость. НО! Она по сути дела жидкостью являться не будет. А будет кашей - мало подвижной и не очень симпатичной кашей. Хотя и шипованной. :)
Что вы думаете по поводу TMAN в качестве ПАВ? Что за среда "носитель" для него лучше всего подходит? Надеюсь, что вы экспериментировали с TMAN.
Эксперименты с Олеиновой кислотой в качестве ПАВ привели меня в недоумение.
После размешивания магнетита с олеинкой, я сливаю остатки тщятельно - правильно ли это? Может надо вливать керосин не обращяя внимание на то, что некоторые остатки олеинки еще плавают в контейнере поверх магнетита. Керосин все ровно растворит ее.
Добавив керосин, я смог узреть тллько маааааленкие шипчики. :) Да и то весь магнетит сбивался в сгусток, а керосин существовал как бы сам по себе.
Как вы боритесь с тем, что керосин до ужаса вонюч? Неужели дезодорируете его?
---------
Увиденное видео на этом самом сайте просто поразило меня. Я так понимаю, что Вы участвовали в процессе приготовления этих жидкостей. Мобильность жидкости и высота ее шипов просто приводят в восторг.
ПОЖАЛУЙСТА!
Помогите мне разобраться.
За ранее благодарен.
2 FeCl3 + FeCl2 + 8 NH3+ 4H2O = Fe3O4 + 8 NH4Cl
Оговорюсь сразу, что молярные соотношения писать тут не буду, так как это только загрузит письмо. Расчеты я делал правильно. Дело не в этом.
Поскольку FeCl2 в химмагах практически не продают (в виду его нестабильности). Делаю я его сам. Вот по этой методе
FeSO4 + 2KOH = Fe(OH)2 + K2SO4
Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O
Потом из раствора делаю кристаллогидрат (во избежании окисления в процессе выпаривания воды - бросаю в чашу с раствором FeCl2 кусочек металла).
В итоге у меня на руках есть Х.Ч. FeCl3 и Х.Ч. FeCl2 (Чистоту реактивов я соблюдаю очень скрупулезно).
Далее я руководствуюсь следующим правилом растворения хлоридов железа:
Кристаллогидрат FeCl3 - 1M растворяю в 2M HCl (т.е. 1/2).
Кристаллогидрат FeCl2 - 1M растворяю в 1M HCl (т.е. 1/1).
Водный раствор HCl по моему мнению лучше подходит, нежели просто вода. Таким образом, растворяя хлориды в водных растворах HCl можно предотвратить гидролиза хлоридов (который будет происходить в воде) из за смещения равновесия.
Вот тут я хотел бы задать первый вопрос. Имеет ли этот шаг какое-то значение? Либо можно смело растворять хлориды в воде, не боясь гидролиза.
Хотя я делал и так, и так... Хотел просто узнать, как лучше?
И так.
При нормальном помешивании (на магнитной мешалке) приливаю FeCl2 в FeCl3. Меняя скорость вращения капсюля в магн. мешалке на максимум я прикапываю 10% раствор NH3 с избытком ( 2ml в 10сек.) Прикапывание производится в центр водоворота. То есть стараюсь на максимальных оборотах все это дело размешать. После окончания капельной процедуры :) не выключаю мешалку, а гоняю ее еще несколько минут. Вытаскиваю пинцетом капсюль и ставлю стакан на магнит. Промываю до Ph 6,5 - 7.
Воду сливаю на столько, сколько это позволяет удерживание магнитом черного сгустка. При этом я стараюсь не сливать магнетит, который не сбился в комок, а просто плавает в воде.
Вот тут я хотел бы задать второй вопрос. А правильно ли это? Может лучше будет сливать с водой - то, что не прилипло к общему сгустку?
И вот третий вопрос. Я прочитал в ваших комментариях, о том, что воду надо просто выжимать до последней капли. Я не так скрупулезен. Ошибочно ли это?
Далее я занимаюсь экспериментами - которые привели меня в глубокие раздумья и противоречия.
При смешивании части полученного магнетита с TMAN (25% тетраметиламмоний гидроксид), я сливаю верхний черный слой и у меня остается сгусток:
Довольно мобильный и МЕЛКО шиповидный. НО!!!! при экспериментах с носителем я зашел в тупик. Керосин с TMAN вообще не совместим. Он совершенно не смачивает магнетит. С разными маслами тоже эффект ужасен. Результат есть только при попытке растворения магнетита в деионезированной или в обычной (дистиллированной) воде. Можно добавлять изопропил.
Короче говоря..... при растворении магнетита сдобренного TMAN в воде у меня получается как бы жиденькая кашица в более жидком растворе. Разделения фаз не происходит. Кашица очень хорошо смешивается. Но плавает как бы на дне более жидкой среды.
Шипы из кашицы вытягиваются (примерно 1см максимум). А вот из жидкой среды шипов нет вообще (хотя она очень мобильна и магнитоподатлива). Естественно, если я солью эту жидкость, оставив кашицу - то получу "шипованную" жидкость. НО! Она по сути дела жидкостью являться не будет. А будет кашей - мало подвижной и не очень симпатичной кашей. Хотя и шипованной. :)
Что вы думаете по поводу TMAN в качестве ПАВ? Что за среда "носитель" для него лучше всего подходит? Надеюсь, что вы экспериментировали с TMAN.
Эксперименты с Олеиновой кислотой в качестве ПАВ привели меня в недоумение.
После размешивания магнетита с олеинкой, я сливаю остатки тщятельно - правильно ли это? Может надо вливать керосин не обращяя внимание на то, что некоторые остатки олеинки еще плавают в контейнере поверх магнетита. Керосин все ровно растворит ее.
Добавив керосин, я смог узреть тллько маааааленкие шипчики. :) Да и то весь магнетит сбивался в сгусток, а керосин существовал как бы сам по себе.
Как вы боритесь с тем, что керосин до ужаса вонюч? Неужели дезодорируете его?
---------
Увиденное видео на этом самом сайте просто поразило меня. Я так понимаю, что Вы участвовали в процессе приготовления этих жидкостей. Мобильность жидкости и высота ее шипов просто приводят в восторг.
ПОЖАЛУЙСТА!
Помогите мне разобраться.
За ранее благодарен.
Владимир Владимирович,
16 июня 2014 02:30
Дмитрий Валентинович,
Хотя и не делал таких замечательных "шипов", как авторы (цели и идеалы были другие), давайте я попробую Вам помочь по мере сил.
1) Какая разница, хлорид или сульфат - анион в первом приближении не принимает никакого участия, так и используйте "то что под рукою".
FeCl2, к слову, весьма стабилен в твердом состоянии.
Также можно использовать продукт растворения чистого железа в соляной кислоте
2) Поскольку Fe(II) окисляется, как реагент, так и в магнетите, который редко стохиометричен, - не бойтесь использовать избыток Fe(II) - может работать лучше.
3) Зачем использовать кислоты - их же потом приходится нейтрализовывать, работайте со свежими растворами, и гидролиза в первом приближении не опасайтесь - при осаждении осадка же все равно происходит дикий и неконтролируемый гидролиз.
4) Эксперименты по фазовому переносу наночастиц разнообразны и противоречивы.
Попробуйте для интереса просто ничего не мыть, не осаждать - а добавьте олеиновой кислоты и керосина к магнетиту - и что экстрагируется в органическую фазу, то как раз и будет, то что Вам нужно :)
5) Керосин сам по себе не пахнет, его обычно одорируют тиолами для безопасности. Если запах не люб - попробуйте удалять солями меди (просто взбалтывая водные соли меди и керосин, или купите чистый растворитель - гексан, циклогексан, итд)
Хотя и не делал таких замечательных "шипов", как авторы (цели и идеалы были другие), давайте я попробую Вам помочь по мере сил.
1) Какая разница, хлорид или сульфат - анион в первом приближении не принимает никакого участия, так и используйте "то что под рукою".
FeCl2, к слову, весьма стабилен в твердом состоянии.
Также можно использовать продукт растворения чистого железа в соляной кислоте
2) Поскольку Fe(II) окисляется, как реагент, так и в магнетите, который редко стохиометричен, - не бойтесь использовать избыток Fe(II) - может работать лучше.
3) Зачем использовать кислоты - их же потом приходится нейтрализовывать, работайте со свежими растворами, и гидролиза в первом приближении не опасайтесь - при осаждении осадка же все равно происходит дикий и неконтролируемый гидролиз.
4) Эксперименты по фазовому переносу наночастиц разнообразны и противоречивы.
Попробуйте для интереса просто ничего не мыть, не осаждать - а добавьте олеиновой кислоты и керосина к магнетиту - и что экстрагируется в органическую фазу, то как раз и будет, то что Вам нужно :)
5) Керосин сам по себе не пахнет, его обычно одорируют тиолами для безопасности. Если запах не люб - попробуйте удалять солями меди (просто взбалтывая водные соли меди и керосин, или купите чистый растворитель - гексан, циклогексан, итд)
Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь
