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

Тема проекта 14 - Магнитные жидкости

Ключевые слова:  учителю

Автор(ы):  ФНМ МГУ

07 ноября 2011

Название(я): Магнитные жидкости

Номер в каталоге: 14

Основной предмет (школа): химия

Область знания (ВУЗ): «умные» материалы, магнитохимия

Актуальность: Получение магнитореологических жидкостей представляет несомненный интерес как пример формирования одного из видов "умных" материалов, к которым относят материалы, определенные физические свойства которых (в данном случае, вязкость или даже форма) можно контролируемо изменять за счет легко реализуемых внешних воздействий (в данном случае, магнитного поля). Необычность поведения магнитных жидкостей при относительной простоте их приготовления с использованием уникальной реакции осаждения смешанного оксида железа Fe3O4 за счет реакции солей железа (II) и (III) в щелочной среде представляет интерес для школьного исследовательского проекта. Кроме того, возможность проведения легирования Fe3O4 при его "мокром" синтезе (ионами кобальта, никеля, цинка и др.) с последующим изменением магнитных свойств, а также присутствие среды (вазелинового масла или его аналогов), способной содержать жирорастворимые красители, существенно расширяет возможности реализации целой серии школьных проектов, посвященных магнитным (магнитореологическим) жидкостям.

Новизна: создание цветных, люминесцентных магнитных жидкостей с контролируемыми магнитными свойствами

Цель: разработка процессов создания магнитных жидкостей с контролируемыми свойствами

Задачи:

1. ознакомление с литературой по основам магнитохимии и влиянии размерного фактора на основные магнитные характеристики (требуется специальная литература)

2. литературный анализ наиболее распространенных структурных типов магнитных материалов, включая материалы и наноматериалы на основе оксидов железа с акцентом на структуру шпинелей

3. поиск различных вариантов создания магнитореологических жидкостей

4. поиск вариантов двух и более взаимно несмешивающихся при комнатной температуре жидкостей (гидрофобных), которые могут быть использованы как основа для создания несмешивающихся цветных магнитных жидкостей

5. поиск красителей (включая люминесцентные), растворимых селективно в выбранных несмешивающихся жидкостях (по возможности нетоксичных и стабильных на воздухе).

6. подготовка наночастиц на основе Fe3O4, легированных различными катионами, для изменения магнитных характеристик, выбор оптимальных условий синтеза для достижения баланса между размером частиц и их магнитными характеристиками

7. в случае сотрудничества с ВУЗом - характеризация фазового состава (параметров решетки) методом рентгеновской дифракции, определение размеров частиц (электронная микроскопия, уширения рентгеновских пиков, динамическое светорассеяние), анализ магнитных характеристик

8. подготовка (несмешивающихся) цветных магнитных жидкостей, исследование их временной стабильности и влияния ультразвуковой обработки

9. иссдедование поведения смесей магнитных жидкостей в постоянном и переменном магнитном поле (несмешивающиеся магнитные жидкости могут содержать наночастицы разного размера, иметь различную вязкость, различные зависимости вязкости от температуры и поэтому по - разному отвечать на воздействие магнитного поля при различных температурах)

10. создание прототипов устройств, использующих магнитные жидкости (магнитные присоски, муфты сцепления и пр.)

11. обсуждение и обобщение полученных результатов

Экспериментальные подходы: подготовка растворов, фильтрование осадка, остаривание осадка под слоем маточного раствора, методы анализа наночастиц (в случае сотрудничества с ВУЗом)

Методические подходы: изучение ряда распространенных структурных типов неорганических материалов, ознакомление с поведением несмешивающихся жидкостей, основы теории растворов, роль поверхностно - активных веществ в стабилизации коллоидных систем

Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: инструментальные методы анализа со стороны ВУЗа, отдельные мало распространенные реактивы

Освоение школьником теоретического материала: реакции кислотно - основного взаимодействия, химия железа, строение органических красителей

Навыки, получаемые школьником: работа с растворами и осадками

Предшествующий материал по школьной программе: химия триады железа, теория растворов

Роль учителя: общее руководство проектом

Возможная помощь тьюторов: консультативная помощь, обеспечение реактивами, помощь в проведении анализа магнитных наночастиц

Техника безопасности: обращение, возможно, со слаботоксичными веществами (ПАВ, красители, основы магнитных жидкостей и пр.)

Примечания: использование застывающих при комнатной температуре цветных магнитных жидкостей может быть использовано для создания "скульптур" - трехмерных образов магнитного поля от одного или нескольких магнитов.

Магнитная жидкость в магнитном поле

Первичные литературные ссылки для начала поиска: магнитные жидкости

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

 

Прикрепленные файлы:
proekt14.pdf (119.65 КБ.)

Информация о теме проекта.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 2)

 


Комментарии
Очень интересно! Я в школьной лаборатории в Железногорске с ребятами делаю практически тоже самое. Хочу предложить сотрудничество. fss4@yandex.ru +7-923-334-25-46. Есть ли уже какие-то наработки?

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

 

День Святого Патрика 2015
День Святого Патрика 2015

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Механизмы механо-бактерицидного действия наноструктурных поверхностей. Кубан и кубаноиды. Оптический гетеродин для измерения времени сверхкоротких импульсов. Трещать по швам правильно: однонаправленный разрыв метаматериала.

Завершается прием работ части конкурсов наноолимпиады
31 января завершается прием работ части конкурсов олимпиады "Нанотехнологии - прорв в будущее!"

В магистратуру - с наукой и без экзаменов: конкурс "Науке нужен ты!" для поступающих в магистратуру
Открыт прием заявок на конкурс «Науке нужен ты!», главный приз которого – поступление в магистратуру факультета лазерной фотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.