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):
- 1. Носители лекарственных препаратов на основе природных полимеров, Шарип Айгуль (10 класс, Карагандинская областная специализированная школа-интернат для одаренных детей)
- 2. Изучение токсического действия суперпарамагнитных наночастиц оксида железа (Fe3O4) на организм мыши, Павел Михайлович Павлушин (11 класс, гимназия 10, г. Новосибирск)
- 3. Новые материалы на основе нанолент оксида ванадия и графена для положительных электродов литиевых батарей, Евгения Михайловна Бовина (11 класс, гимназия 1515, г. Москва)
- 4. Исследование роста кристаллитов оксида вольфрама в ходе химического осаждения из газовой фазы, Анна Николаевна Федотова (11 класс, лицей 1511, г. Москва)
- 5. Исследование влияния внешних условий на формирование карбонатных ядер, используемых для инкапсулирования лекарственных препаратов, Юлия Павловна Соколова (10 класс, Аничков лицей, Санкт - Петербург)
- 6. Изучение свойств субмикронных органических пленок и разработка химического наносенсора на их основе, Руслан Рафаэлевич Балтин (11 класс, МОУ СОШ 58, г.Уфа)
- 7. Биохимическая активность силикатных частиц, модифицированных аминогруппами, по отношению к системе индуцируемая протеиназа Сandida albicans – гемоглобин, Галаутдинова Диана (11 класс, гимназия 7, г.Казань),
- 8. Система поддержки экспериментов с клеточными культурами, Наталья Сергеевна Николаева (11 класс, Лицей Информационных Технологий, г. Москва)
- 9. Получение наночастиц серебра методами «зеленой химии» и исследование их противогрибковой активности и антибактериальных свойств, Елизавета Александровна Никитина (11 класс, лицей 1586, г.Москва)
- 10. Изучение изменений структуры крови человека, Дарья Сергеевна Петрова (10 класс, лицей г. Лесной, Свердловская область)
- 11. Получение пленок наночастиц CdSe/ZnS, Кириллов Александр, Кучеров Максим, Латышев Евгений, Ломоносов Владислав, Парамонов Александр, Федорченко Кристина (гимназия 1583, г.Москва)
- 12. Автономный источник электроэнергии для частного дома, Илназ Алмазович Мингазов (9 класс, МОУ СОШ 1, с. Кутлушкино, Татарстан)
- 13. Нано в природе и медицине, Кирилл Владимирович Заяц (7 класс, СОШ 12, г. Одинцово),
- 14. Соединения включения катионов металлов в наноструктуры амилозы, Игорь Андреевич Иванов (11 класс, лицей 1586, г.Москва)
- 15. Размышления в тиши гармонии наук, Петр Киволи (8 класс, лицей 1575, г.Москва)
- 16. Исследование физических свойств кутикулы волоса человека, Ольга Степановна Иджилова (9 класс, лицей 4, г.Таганрог)
- 17. Изменение рельефа поверхности тефлона при термической обработке с помощью атомно-силовой микроскопии, Анастасия Дмитриевна Левченко (11 класс, лицей 2, г.Иркутск)
- 18. Оптический датчик магнитного поля, Владимир Владимирович Ефремов, Л.Н.Нам (10 класс, СОШ 725, г. Москва)
- 19. Путешествие в будущее, Мария Александровна Лабендик (8 класс, СОШ 13, г.Полевской, Свердловская обл.)
- 20. Наноновинки в одном футляре, Михаил Александрович Лабендик (5 класс, СОШ 14, г.Полевской, Свердловская обл.)
- 21. Изучение слоистой структуры в сегнетовой соли, Владимир Михайлович Сидоров (11 класс, лицей 2, г.Иркутск)
- 22. Вспенивающийся огнезащитный материал, Оксана Ярославовна Круглик (10 класс, гимназия 3, г. Дзержинск, Беларусь)
- 23. Энергосберегающее стекло, Ирина Владимировна Лабутина (9 класс, СОШ 1, с. Зелёновка, Пензенская обл.)
- 24. Перспективы применения наноалмазов в медицине, Денис Владимирович Завацкий (8 класс, СОШ 37, г. Москва)
- 25. Борьба с нефтяными пятнами, Алексей Владимирович Мальков, Тимофей Панфилов (9 класс, СОШ 1, с. Зелёновка, Пензенская обл.)
- 26. Коллоидные растворы в быту или о пользе киселя и чая, София Дмитриевна Логвинова (7 класс, лицей 1575, г. Москва)
- 27. Морфология прочных углеродных структур, Даниил Андреевич Козлов (10 класс, лицей 2, г.Иркутск)
- 29. Магнитная жидкость и ее свойства, Норкин Максим Владимирович (11 класс, СОШ 60, г. Набережные Челны)
- 30. Школьная газета "Физикон"
- 31. НАНОЗНАЙКА: поверхностно-активные вещества, Елизавета Александровна Никитина (9 класс, лицей 1586, г.Москва)
Переход в кластер миникурсов ЗНТШ.
