Ferrofluid - nanocząsteczki domowym sposobem

Ferrofluid (ciecz magnetyczna, ferrociecz) jest to substancja o właściwościach zbliżonych do cieczy, która w warunkach pokojowych jest dobrym paramagnetykiem i ulega silnej polaryzacji magnetycznej w obecności zewnętrznych pól magnetycznych

Ferrofluidy uzyskuje się poprzez utworzenie zawiesiny mikroskopijnych cząsteczek substancji ferromagnetycznej, takiej jak magnetyt lub hematyt, w cieczy nośnej.

Typowe wymiary drobinek ferromagnetyku nie przekraczają 10 nm, co pozwala na zachowanie większości charakterystyk nośnika. Jako nośniki drobin używane są zwykle rozpuszczalniki organiczne lub woda z dodatkiem surfaktantu (kwasu oleinowego lub cytrynowego, lecytyny, TMAH), który zapobiega łączeniu się i sedymentacji drobin.

Otrzymywanie ferrofluidu w warunkach domowych

Odczynniki i sprzęt: kwas oleinowy, woda amoniakalna, chlorek żelaza (III) (substancja używana do wytrawiania płytek układów elektronicznych), woda destylowana, nafta, wełna żelazna (STEEL WOOL - materiał używany do polerowania, można zastąpić wiórkami żelaza o dużej powierzchni), silny magnes (może pochodzić ze starego głośnika lub z zepsutego CD-Romu - niobowy), źródło ciepła, dwie zlewki, plastikowa strzykawka, filtr do kawy

1. Plastikową strzykawką odmierzyć 10 ml roztowu FeCl3 w wodzie destylowanej do szklanej zlewki i dodać 10 ml wody destylowanej (rozcieńczenie zapobiegnie gwałtownej rekcji)

2. Mieszając dodawać małymi porcjami wełny żelaznej (ewentualnie wiórków żelaza) aż roztwór zabarwi się na kolor jasnozielony. Roztwór przesączyć od żelaznych pozostałości. Otrzymujemy roztwór żelaza II.
3. Następnie dodać 20 ml roztworu FeCL3 do otrzymanego roztworu FeCl2. (Ważne jest zachowanie stosunków FeCl3 do FeCl2 2:1 moli, roztwór FeCl2 jest nierozcieńczony dwukrotnie w stosunku do wyjściowego).
4. Mieszając do roztworu dodać 150 ml wody amoniakalnej, która zneutralizuje nadmiar HCl i przeprowadzi roztwór Fe (II i III) w Fe3O4.
5. W dobrze wentylowanym pomieszczeniu roztwór zagrzać do wrzenia i dodać 5 ml kwasu oleinowego ciągle mieszając , kontynuować grzanie i mieszanie do momentu zaniku zapachu amoniaku (ok. 1 godziny). Kwas oleinowy reaguje z amoniakiem tworząc oleinian amonu, który opada, w momencie zaniku amoniaku, kwas oleinowy jest odtwarzany. Cząsteczki ferrofluidu są zawieszone w roztworze.
6. Do ochłodzonego roztworu dodać 100 ml nafty i mieszać do momentu kiedy kolor czarny przejdzie z roztworu wodnego do warstwy organicznej-nafty.

7. Oddzielić warstwę wodną od organicznej (nafty) i mamy ferrofluid

Silne pola magnetyczne oddziałują na ferrofluid doprowadzając do polaryzacji i przemieszczenia zawieszonych drobin, a wraz z nimi do zmiany położenia cieczy. Co więcej, po przekroczeniu progu natężenia pola magnetycznego, dochodzi do wewnętrznej indukcji w materiale i do utworzenia na jego powierzchni sieci geometrycznych wzorów, których układ ulega zmianie wraz ze zmianami pola, temperatury i innych parametrów płynu. To wizualnie interesujące zjawisko nosi nazwę normal-field instability i jest zarówno przedmiotem badań naukowych, jak i narzędziem tworzenia nietypowych instalacji artystycznych.

Ferrofluidy, jako klasa cieczy inteligentnych, są przedmiotem intensywnych badań naukowych i znalazły szereg zastosowań we współczesnym przemyśle. Stosowane są między innymi w nowoczesnych głośnikach, układach chłodzących, pomiarowych, a także w przemyśle zbrojeniowym.

Źródła:

Informacje www.wikipedia.pl

Przepis pochodzi z anglojęzycznej strony: http://www.sci-spot.com/Chemistry/liqimag.htm

Zdjęcie autorstwa Gregory F. Maxwell http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Ferrofluid_poles.jpg

Filmy: www.youtube.com