Νανοτεχνολογία Σιδηρομαγνητικά Ρευστά

Νανοτεχνολογία Σιδηρομαγνητικά Ρευστά

Νανοτεχνολογία Σιδηρομαγνητικά Ρευστά

Νανοτεχνολογία: Σύνθεση σιδηρομαγνητικού ρευστού

Τι είναι τα σιδηρομαγνητικά ρευστά;

Κατανοήστε τον σύγχρονο ορισμό της νανοτεχνολογίας. Μάθετε για ένα νανοϋλικό (Ferro fluid) και τις εφαρμογές του στη μοντέρνα νανοτεχνολογία. Δημιουργήστε μαγνητικά νανοσωματίδια και δείτε την συμπεριφορά τους σε μαγνητικό πεδίο.

Υπάρχουν αρκετά υλικά για 15 ομάδες. Περιλαμβάνεται οδηγός καθηγητή και φύλλα εργασίας μαθητών (στα αγγλικά).

Το κουτί περιλαμβάνει:

• Χλωρικό σίδηρο 1gr
• Χλωριούχο σίδηρο 22gr
• Υδροχλωρικό οξύ 10N 20ml
• Υδροξείδιο του αμμωνίου 25ml
• Τετραμεθυλικό αμμώνιο 20gr
• Πιπέτες
• Τρυβλία Petri

Θα χρειαστείτε επίσης (δεν περιλαμβάνονται στο κιτ):

• • • Ποτήρι ζέσης 100 mL
    • Ογκομετρικό κύλινδρο 10 mL
    • Υάλινη ράβδο ανάδευσης
    • Γυαλιά ασφαλείας
    • Γάντια

Ένα σιδηρορευστό (ferrofluid) είναι ένα υγρό που γίνεται ισχυρά μαγνητισμένο παρουσία μαγνητικού πεδίου. Το σιδηρορευστό ανακαλύφθηκε το 1963 από τον Στηβ Πάπελλ (Steve Papell) στη NASA ως ένα υγρό καύσιμο πυραύλου που μπορούσε να αντληθεί προς το στόμιο μιας αντλίας σε ένα αβαρές περιβάλλον εφαρμόζοντας μαγνητικό πεδίο.

Τα σιδηρορευστά είναι κολλοειδή υγρά κατασκευασμένα από σιδηρομαγνητικά ή σιδηριμαγνητικά σωματίδια μεγέθους νανοκλίμακας που αιωρούνται σε έναν φορέα ρευστού (συνήθως οργανικό διαλύτη ή νερό). Κάθε μικροσκοπικό σωματίδιο καλύπτεται πλήρως με ένα επιφανειοδραστικό για να παρεμποδίσει τη συσσώρευση. Μεγάλα σιδηρομαγνητικά σωματίδια μπορούν να αφαιρεθούν από το ομογενές κολλοειδές μίγμα, σχηματίζοντας μια ξεχωριστή ομάδα από μαγνητική σκόνη όταν εκτίθενται σε ισχυρά μαγνητικά πεδία. Η μαγνητική έλξη των νανοσωματιδίων είναι αρκετά έτσι ώστε οι Δυνάμεις van der Waals του επιφανειοδραστικού να είναι αρκετές για να αποτρέψουν τη μαγνητική συσσώρευση. Τα σιδηρορευστά δεν διατηρούν συνήθως τη μαγνήτιση απουσία εξωτερικά εφαρμοζόμενου πεδίου και συνεπώς ταξινομούνται συχνά ως «υπερπαραμαγνήτες» παρά ως σιδηρομαγνήτες.

Η διαφορά μεταξύ σιδηρορευστών και μαγνητορεολογικών ρευστών (MR fluids) είναι στο μέγεθος των σωματιδίων. Τα σωματίδια σε ένα σιδηρορευστό αποτελούνται κυρίως από νανοσωματίδια που αιωρούνται με κίνηση Μπράουν και δεν καθιζάνουν γενικά κάτω από κανονικές συνθήκες. Τα σωματίδια ενός μαγνητορεολογικού ρευστού αποτελούνται κυρίως από σωματίδια της μικρομετρικού μεγέθους που είναι υπερβολικά βαριά για να τα κρατήσει η κίνηση Μπράουν σε αιώρηση και συνεπώς καθιζάνουν με τον χρόνο, λόγω της εγγενούς διαφοράς πυκνότητας μεταξύ των σωματιδίων και του φέροντος ρευστού. Ως αποτέλεσμα αυτά τα δύο ρευστά έχουν διαφορετικές εφαρμογές.