Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1
Рис.2
Рис.3

Магнитная жидкость: опять и снова, но интересно...

Ключевые слова:  Интернет-олимпиада, магнитная жидкость, периодика, учителю, школьные опыты

Автор(ы): Елизавета Александровна Никитина

Опубликовал(а):  Шушарина Анастасия Леонидовна

04 ноября 2010

Обычные магнитные жидкости представляют собой коллоидный раствор (суспензию или золь) магнитных частиц в жидкой среде, при этом часто такие частицы стабилизируют поверхностно – активными веществами (ПАВ). Характерный средний размер магнитных частиц в таких суспензиях варьируется от 5 нанометров до 10 микрометров. С помощью ПАВ или полимеров они стабилизируются в жидких средах. Обычно магнитные жидкости сохраняют устойчивость в течение двух-пяти лет.

Синтезированная нами магнитная жидкость на основе магнетита и вазелинового масла без ПАВ обладает замечательным свойством: если ее поместить в стеклянный сосуд и залить водным раствором этилового спирта, то в этом случае магнитная жидкость не пачкает стенки стеклянного сосуда. Это обстоятельство, на мой взгляд, делает ее удобной для использования ее в различных демонстрациях. Мне бы хотелось предложить следующие демонстрации и опыты.

Сравнение магнитной жидкости и железных опилок в масле.

Чтобы продемонстрировать, что магнитная жидкость состоит из очень маленьких частичек, я давала для сравнения две стеклянные бутылочки (Рис.1). В первой находилась магнитная жидкость, залитая водным раствором этилового спирта, а во второй касторовое масло с железными опилками. В первой бутылке было хорошо видно, что магнитная жидкость не расслаивается даже под действием магнитного поля. Магнитная жидкость взаимодействует с магнитным полем следующим образом:

  • если поднести магнит сбоку, то жидкость полезет на стенку и может подняться за магнитом как угодно высоко.
  • если магнит был достаточно сильным, то можно было наблюдать формирование регулярной структуры из складок, известная как «нестабильность в нормально направленном магнитном поле».

Вторая бутылка, с железными опилками и маслом, после интенсивного встряхивания демонстрировалась посетителям:

  • было видно, что опилки, хоть и медленно, но оседают – происходит расслоение взвеси на опилки и масло, потому что размер опилок слишком большой, чтобы образовать устойчивую взвесь;
  • под действием магнитного поля расслоение происходит заметно быстрее.

Из этой демонстрации можно сделать такие выводы: магнитная жидкость реагирует на магнитное поле, она не расслаивается, потому что содержит очень маленькие магнитные частички. В то же время, взвесь железных опилок в масле расслаивается, так как опилки большие и тяжелые.

Обогащаем руду.

В магнитной жидкости, как и в любой жидкости, плавают тела. Более плотные, чем она сама - тонут, а менее плотные – плавают на поверхности. Если приложить магнитное поле, то утонувшие тела начинают всплывать. Прикладывая различное по напряженности магнитное поле, можно заставлять всплывать тела с какой-то определенной плотностью. Это свойство магнитной жидкости применяют сейчас для обогащения руды: ее помещают в магнитную жидкость, а затем нарастающим магнитным полем заставляют всплывать сначала пустую породу, а потом уже и тяжелые куски руды. Можно сделать демонстрацию, когда из магнитной жидкости будут всплывать различные утонувшие в ней предметы.

Чистим водоем от нефтяных загрязнений.

На поверхность воды помещаем нефть, таким образом, имитируется загрязнение нефтью водоема. Затем разбрызгиваем небольшое количество магнитной жидкости, которая быстро и равномерно распределяется в нефтяном пятне. В воду погружают сильные магниты, и пятно начинает стягиваться к ним, здесь же его откачивают насосы. Вода вновь становится чистой.

Магнитная муфта.

Для того чтобы продемонстрировать, что магнитная жидкость изменяет вязкость под действием магнитного поля, можно использовать магнитную муфту. (Рис.2)

Магнитнаямуфта предназначена для передачи крутящего момента с ведущего вала на ведомый без механического контакта. Муфта содержит магнитную жидкость. Под действием магнитного поля, создаваемого электрическим током, проходящим по катушке, жидкость "твердеет", и тогда два вала начинают работать как единое целое. При отсутствии поля – крутящий момент не передается.

«Догонялки»

В стеклянную трубку в виде тороида помещается магнитная жидкость и раствор этилового спирта. Электромагниты и световые индикаторы размещаются так, как показано на рисунке (рис.3) С помощью электронного блока управления ток подается по очереди на электромагниты, при этом загорается светодиод над соответствующим магнитом. Создаваемое электромагнитом магнитное поле притянет магнитную жидкость. Будет создаваться впечатление, что магнитная жидкость пытается догнать световой сигнал, который «бегает» от светодиода к светодиоду.

Номер в каталоге: 28

Классификатор (предмет): химия

Область знания: методы получения наноструктур

Тип работы: исследовательская работа под руководством ВУЗа

Другие работы кластера "Каталог проектных работ" (гипертекстовый навигатор):

Переход в кластер миникурсов ЗНТШ.


Get the Flash Player to see this player.


Видеозапись объяснений и экспериментов.
скачать встроить

В статье использованы материалы: Интернет-олимпиада


Средний балл: 9.3 (голосов 6)

 


Комментарии
Харин Евгений Васильевич, 05 ноября 2010 22:38 
Где ещё используют магнитные жидкости:
- топливо для летательных аппаратов, используемых в невесомости;
- подшипники;
- герметизация мест, где механизмы (валы, манипуляторы) проходят сквозь стенки, разделяющие объёмы с разным атмосферным давлением или разным газовым составом;
- динамические головки громкоговорителей.
Владимир Владимирович, 05 ноября 2010 22:44 
- топливо для летательных аппаратов, используемых в невесомости;

"Топливо" - разве что только если энергично "топить"
Л В А, 15 декабря 2010 22:17 
В регулируемых амортизаторах хороших автомобилей.
Когда-то был по ним спец в Технологическом институте в СПб - проф. Бибик Ефим Ефимович. Замечательные коллоиды магнитные делал. Специалист по многофазным системам.
Правда немцы далее мелких опилок не дошли и книжку "Реология дисперсных систем" явно не читали...
Трусов Л. А., 15 декабря 2010 22:22 
Правда немцы далее мелких опилок не дошли.

думаю, там у них "магнитореологическая жидкость", для которой как раз "мелкие опилки" нужны.
Л В А, 15 декабря 2010 22:26 
Пока самые лучшие образцы магнитных жидкостей, для нанолитографических приблуд нужны были, именно у Бибика видел. Правда давно, лет семь-десять назад, наверное.

Решение немцев неоптимально с той точки зрения, что пока Вы не поездили на машине после того как в гараже с месяц-другой постояла, этак минут сорок Вам на каждом ухабе (случай из жизни - у человека одна из машин в загородном доме стояла) по мягкому месту как доской...
Правда у некоторых прозводителей теперь перед стартом магнитом подкидывают смесь. Такой вот МГД насос для приведение в рабочее состояние дисперсной системы, как Вы понимаете недёшево такое решение обходится. У бибиковских же срок осаждения больше существенно, особенно при низких или наоборот высоких температурах, он своими какими-то методами добивается требуемых х-к.
Трусов Л. А., 15 декабря 2010 23:10 
тут, как я понимаю, важна не столько стабильность, сколько существенное изменение вязкости в магнитном поле и чтоб довольно быстро. а так, конечно, это сейчас довольно модная тема.
Сорокин Илья Игоревич, 25 декабря 2010 00:31 
В электронном виде есть "Реология дисперсных систем"?
Где раздобыть?
Может кто-нибудь знает, сколько стоят жидкости, применяемые в регулируемых амортизаторах? И какое у них торговое название?
В России регулируемых амортизаторов не делают?
Если нет - за державу обидно!
Сергей ВЗ, 09 февраля 2011 05:53 
"Реология дисперсных систем"? Где раздобыть? Здесь
Альберт Рудольфович, при чем тут экологи? Чем вас так
испугала магнитная жидкость?
KHIV, 08 февраля 2011 12:44 
Уважаемый господин Л В А, с 384 места в рейтинге ! Было бы очень здорово, если бы Вы целиком и полностью сосредоточились на работе над "машиной Времени". Вы совершенно не владеете ни предметом,о котором пытаетесь рассуждать, ни к великому сожалению, русским языком.Также не стоит считать немецких специалистов какими- то недоумками, это, поверьте, совершенно не так.



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нанотрубки на нановолокнах
Нанотрубки на нановолокнах

Стань частью первой в России магистерской программы в области LED- технологий!
Стать участником первой в России магистерской программы в области LED- технологий можно уже на первой волне вступительных испытаний 8 и 9 июля, подав документы в Приемную комиссию Университета ИТМО (г. Санкт-Петербург, Кронверкский проспект, д. 49). Документы также можно подать почтой.

20 июня в МГУ стартовала приёмная кампания
20 июня в МГУ имени М.В. Ломоносова стартовала приёмная кампания. В новому учебном 2019/2020 году в Московский университет поступят около 10 тысяч абитуриентов, откроются 4 новых направления подготовки и свыше 10 образовательных программ.

Коллекция статей в Frontiers in Chemistry, посвященная Международному Году Периодической Таблицы Элементов
Открыт прием статей в коллекцию Frontiers in Chemistry (Open Access, IF 4.155), посвященной 150 - летию Периодической Таблицы Элементов.

Новые гибридные перовскитоподобные материалы для солнечной энергетики
Тарасов Алексей Борисович, Постнаука
Как сохранить энергию солнца или ветра? Как может измениться стационарная энергетика в будущем? В проекте «Мир вещей. Из чего сделано будущее» совместно с Фондом инфраструктурных и образовательных программ (группа РОСНАНО) Постнаука рассказывает о последних открытиях и перспективных достижениях науки о материалах.

Материалы к защитам квалификационных работ бакалавров на ФНМ МГУ в 2019 году
Коллектив авторов
4-7 июня 2019 г. (11-00) в аудитории 221 корпуса Б пройдут защиты ВКР бакалавров ФНМ МГУ.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2019 году
Семенова Анна Александровна
21-24 мая 2019 года в лабораторном корпусе Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ МГУ.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.