Наукова робота. Магнітна рідина та її властивості

Роботу виконала:
Власенко Любов Михайлівна,
учениця 10 класу
ЗОШ №7 ім. В. В. Бражевського

Педагогічний керівник:
Чемерис Михайло Іванович,
вчитель вищої категорії, вчитель-методист,
вчитель фізики ЗОШ №7 ім. В. В. Бражевського
фіналіст ІV Всеукраїнського Інтернет-конкурсу
„УЧИТЕЛЬ РОКУ – 2019”
за версією науково-популярного
природничого журналу „КОЛОСОК”
у номінації „ФІЗИКА І АСТРОНОМІЯ”
Науковий керівник:
Грищук Андрій Миколайович,
кандидат фізико-математичних наук,
доцент кафедри фізики та охорони праці,
Житомирський державний університет ім. І. Франка

ВСТУП

У світі багато дивних речей і незвичайних матеріалів, але ця речовина цілком може претендувати на участь в номінації «Найдивовижніші серед винайдених людьми».

Чим, крім магії, можна пояснити явище виникнення із, здавалося б, звичайної рідини, об’ємних фігур, які змінюють одна одну? Чому з’являється «їжачок» з такої рідини, якщо знизу до рідини піднести магніт? Які властивості має рідина, що «застигає» при впливі магнітним полем? Чи має ця рідина практичне застосування? Ці запитання і спонукали зайнятись дослідженням цієї речовини.

Гіпотеза: властивості магнітної рідини залежать від способу виготовлення та виду поверхнево-активної речовини.

Мета роботи: виявити відмінності у властивостях магнітної рідини з використанням різних поверхнево-активних речовин та виготовленні різними способами.

Об’єкт дослідження: магнітна рідина.

Предмет дослідження: властивості магнітної рідини.

Завдання роботи:

• визначити способи виготовлення магнітної рідини у домашніх умовах;
• з’ясувати галузі застосування магнітної рідини;
• виготовити магнітну рідину різними способами і з використанням різних поверхнево-активних речовин;
• дослідити властивості виготовленої магнітної рідини.

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ ПРО МАГНІТНУ РІДИНУ

1. 1. Винайдення магнітної рідини та її склад

Минуло 55 років з тих пір, як співробітник NASA Стів Папелл винайшов феромагнітну рідину. Він шукав вирішення цілком певної задачі: як в умовах невагомості змусити рідину в паливному баку ракети підходити до отвору, з якого насос перекачував паливо в камеру згоряння. Тоді-то Папелл і придумав нетривіальне рішення – додавати в паливо якусь магнітну субстанцію, щоб за допомогою зовнішнього магніту керувати переміщенням палива в баку. Так на світ з’явилася феромагнітна рідина.

Як магнітну речовини Папелл використовував магнетит (Fe₃О₄), який за спеціальною технологією роздрібнюють (перетирав в суміші з олеїнової кислотою) протягом багатьох днів.  Виходила стійка колоїдна суспензія, в якій стабільно існували крихітні частинки магнетиту розміром 0,1-0,2 мікрона.  Олеїнова кислота в цій системі грала роль модифікатора поверхні, який не давав частинкам магнетиту злипатися.  Патент С.Папелла US 3215572 A (Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles) відкритий, і його можна подивитися в Інтернеті.  Класичний склад феромагнітної рідини – 5% (за обсягом) магнітних частинок, 10% модифікатора поверхні (олеїнова, лимонна або поліакрилова кислоти і ін.).  Решта – органічний розчинник, включаючи рідкі масла [4].

Магнітні рідини являють собою колоїдні дисперсії магнітних матеріалів (феромагнетиків: магнетиту, феритів) з частинками розміром від 5 нанометрів до 10 мікрометрів, стабілізовані в полярній (водній або спиртовій) і неполярній (вуглеводні та силікони) середовищах за допомогою поверхнево-активних речовин або полімерів. Вони зберігають стійкість протягом двох-п’яти років і володіють при цьому гарною плинністю в поєднанні з магнітними властивостями.

При появі зовнішнього магнітного поля магнітні частинки рідини намагаються розташуватися уздовж магнітних ліній поля магніту.  Ці магнітні лінії, що виходять з полюса магніту, нагадують ніби голки їжака – лінії стирчать в різні боки і не перетинаються між собою. Іншими словами, рідина дозволяє побачити нам як виглядає частина магнітного поля магніту. Допоки немає зовнішнього впливу, рідина спокійна, нагадуючи собою дзеркало. Але варто тільки піднести до цього «дзеркала» магнітне поле, як воно оживає, показуючи глядачеві дивовижні об’ємні картини: розквітають чарівні квіти, виростають на поверхні рухомі фігури, що змінюються під впливом поля.

Залежно від сили і спрямованості впливу магнітного поля, картини змінюються на очах – від легких, ледь помітних хвиль, що з’являються на поверхні рідини, через голки і піки, що змінюють гостроту і нахил, і переростають в квіти і дерева [2].

1. 2. Застосування магнітної рідини

Магнітні рідини – це унікальний технологічний штучно синтезований матеріал, що володіє рідкотекучими і магнітокерованими властивостями з широкими перспективами застосування в техніці, медицині, екології. Магнітна рідина має всі переваги рідкого матеріалу – малим коефіцієнтом тертя в контакті з твердим тілом, можливістю проникати в мікрооб’єми, здатністю змочувати практично будь-які поверхні і ін. В той же час, магнітокерованість магнітної рідини дозволяє утримувати її в потрібному місці пристрою під дією магнітного поля.

1. 2. 1. Застосування магнітної рідини у техніці

Магнітне мастило. Однією з областей застосування магнітних рідин є їх використання в якості магнітних мастил. У чому переваги магнітних рідин в порівнянні з традиційними мастилами? Магнітна рідина на основі масла в порівнянні з тим же маслом знижує тертя на 20% ефективніше. Тертя мінімальне, оскільки основою магнітної рідини є масло, а розмір твердих частинок, що містяться в ній, на кілька порядків менше шорсткостей ідеально відполірованих деталей, що труться. Додатковою перевагою використання магнітної рідини, як мастила, полягає в тому, що магнітні рідини утримуються магнітним полем і не будуть витікати з агрегату. Крім того, магнітні рідини будуть перешкоджати попаданню, наприклад, в підшипники сторонніх немагнітних частинок (магнітна рідина під впливом магнітного поля виштовхує немагнітні матеріали).Ущільнення обертових валів. Застосування магнітної рідини для ущільнення валів дозволяє істотно збільшити ресурс механізмів і знизити рівень шуму. У деяких механізмах застосування магнітно-рідинних ущільнювачів не мають альтернативи, оскільки мають абсолютну герметичність. Витоки через магнітно-рідинне ущільнення повністю виключені. Найбільш широко магнітну рідину застосовують для ущільнення і герметизації зазорів між рухомими частинами машин. NASA проводило експерименти з використання феромагнітної рідини в замкнутому кільці як основу для системи стабілізації космічного корабля в просторі. Магнітне поле впливає на феромагнітну рідину в кільці, змінюючи момент імпульсу і впливаючи на обертання корабля.

Друкуючі і креслярські пристрої. Існують друкуючі і креслярські пристрої, що працюють на магнітній рідині. У фарбу вноситься трохи магнітної рідини, і така фарба виприскується тонкою цівкою на папір, що протягується перед нею. Якщо струмінь нічим не відхиляти, то буде накреслена лінія. Але на шляху цівки поставлені електромагніти, подібно тим, що у  кінескопі телевізора. Роль потоку електронів тут грає тонка цівка фарби з магнітною рідиною – її і відхиляють електромагніти, і на папері залишаються літери, графіки, малюнки.

1. 2. 2. Застосування магнітної рідини у медицині

Кероване транспортування ліків. Протипухлинні препарати, наприклад, шкідливі для здорових клітин. Але якщо їх змішати з магнітною рідиною і ввести в кров, а біля пухлини розташувати магніт, магнітна рідина, а разом з нею і ліки, зосереджуються близько ураженої ділянки, не завдаючи шкоди всьому організму. Гіпертермія. Магнітно-керовані частинки магнетиту використовуються для лікування раку. Це метод лікування онкологічних захворювань, при якому тіло, його ділянки, або окремі органи піддаються впливу високої температури (понад 39°С до 44-45°С), в результаті чого підвищується ефективність застосування променевої або хімічної терапії, також використовується в комплексній радіотерапії пухлин. Принцип методу заснований на тому, що підвищення температури має різний вплив на нормальні і пухлинні тканини. Гіпертермія в тканинах пухлини веде до теплового пошкодження і руйнування ракових клітин, тоді як здорові клітини залишаються цілі.

Рентгеноскопія. Магнітні колоїди можна застосовувати в якості контрастного засобу при рентгеноскопії. Зазвичай при рентгеноскопічний діагностиці шлунково-кишкового тракту користуються суспензією на основі сірчанокислого барію. Якщо врахувати, що колоїдні феритові частинки активно поглинають рентгенівські промені, то можна говорити про використання магнітних рідин в якості рентгено-контрасних речовин для діагностики порожнистих органів. Всі процедури при цьому істотно спрощуються. Крім того, відомі пропозиції про застосування магнітної рідини як керованої рентгено-контрасної речовини для дослідження швидкості руху крові.

Хірургія. Магнітні рідини можуть використовуватися в хірургії. Якщо розташувати постійний магніт в тому місці, де хірург повинен робити розріз, то пробка з магнітної рідини, введеної шприцом у вену або артерію, буде перекривати потік крові після розрізу.

1. 2. 3. Застосування магнітної рідини у екології

Магнітну рідину можна застосовувати для збору нафтопродуктів. Величезний інтерес для дослідників представляє можливість очищення стічних вод від нафтопродуктів за допомогою магнітних рідин. В основі процесу лежить принцип намагнічування нафтопродуктів шляхом додавання магнітної рідини в стічні води і подальшого відділення намагнічених нафтопродуктів спеціальними магнітними системами. Магнітну рідину можна застосовувати для збору різних нафтопродуктів на поверхні морів, океанів, озер. Часто трапляється так, що людина не в змозі запобігти забрудненню нафтопродуктами поверхні води, наприклад, при аварії танкера з нафтою, коли величезна пляма вкриває квадратні кілометри моря, забруднюючи все навколо. Очищення води від таких забруднень – справа дуже важка, довга і не завжди здійсненна. Але і тут допомагає магнітна рідина.

На пляму з вертольота розбризкують невелику кількість магнітної рідини, яка швидко розчиняється в нафтовій плямі, потім у воду занурюють сильні магніти, і пляма починає стягуватися в точку, де її відкачують насоси. Вода знову стає чистою.

1. 2. 4. Застосування магнітної рідини у гірничорудній промисловості

Магнітна рідина має ще одну унікальну властивість. У ній, як і в будь-якій рідини, плавають тіла з меншою густиною і тонуть тіла більш щільні, ніж вона сама. Але якщо прикласти до неї магнітне поле, то потонулі тіла починають спливати. Причому, чим сильніше поле, тим важчі тіла піднімаються на поверхню [1].Прикладаючи різне по напруженості магнітне поле, можна змушувати спливати тіла з якоюсь заданою густиною. Цю властивість магнітної рідини застосовують зараз для збагачення руди. Її топлять в магнітній рідині, а потім зростаючим магнітним полем змушують спливати спочатку порожню породу, а потім вже і важкі шматки руди [5].Саме в такий спосіб феромагнітна рідина використовується в складі магнітно-рідинного сепаратора для очищення від шліху дрібного золота.

РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ МАГНІТНОЇ РІДИНИ

2. 1. Виготовлення магнітної рідини

Способів отримання магнітних рідин багато. Одні засновані на роздрібненні заліза, нікелю, кобальту до сотих часток мікрона за допомогою млинів, дугового або іскрового розряду, із застосуванням складної апаратури і ціною великих затрат праці.

Синтез магнітних рідин включає в себе стадії отримання частинок дуже малих розмірів, їх стабілізацію у відповідній рідини-носії та випробування отриманої дисперсії в гравітаційному і магнітному полях.

Ми спробували виготовити магнітну рідину тими способами, які є доступними в межах шкільної лабораторії.

2. 1. 1. Виготовлення магнітної рідини з тонеру для лазерного принтера

Найпростіший і найменш трудомісткий спосіб ґрунтується на використанні тонеру для лазерного принтеру.

Матеріали для виготовлення магнітної рідини:

1. Жирний розчинник ( соняшникова олія, машинне мастило)
2. Тонер для лазерного принтера ТН 1200
3. Колба
4. Скляна паличка

Тонер для лазерного принтеру – це порошок, що не менш ніж на 40% складається з магнетиту, розмір частинок якого – 10 нанометрів і менше. У тонері також обов’язково присутній модифікатор поверхні, щоб наночастинки не злипалися.

Для проведення експерименту необхідно до 30 мл жирного розчинника додати 50 мл тонера (сухого) (Додаток А). Ретельно розмішати до однорідної глянцевої рідини. Після чого перелити рідину до чистої колби. Перед використання необхідно ретельно перемішати рідину до відсутності осаду. Якість магнітної рідини буде залежати від концентрації магнетиту у тонері [4].

2. 1. 2. Хімічний спосіб виготовлення магнітної рідини

Цим способом можна виготовити якіснішу магнітну рідину, проте  він вимагає значно більше зусиль і часу [2,3].

Обладнання і хімічний посуд:

1. електронні ваги
2. дві колби (з круглим або плоским дном)
3. фільтрувальний папір і воронка
4. досить сильний магніт, бажано кільцевої форми (динамік)
5. лабораторна електроплитка
6. фарфорова ємність об’ємом 150-200 мл
7. термометр з діапазоном вимірювання температури до 100 °С
8. індикаторний папір.

Для отримання більш якісної магнітної рідини потрібна маленька настільна центрифуга (на 4000 об/хв). Втім можна обійтися і без центрифугування або спробувати замінити центрифугування тривалим відстоюванням.

Хімічні реагенти:

1. солі двох-  і тривалентного заліза (хлорні FeCl₂. FeCl₃ або сірчанокислі FeSO₄. Fe₂ (SO₄ )₃ )
2. аміачна вода 25%-ної концентрації (нашатирний спирт)
3. дистильована вода.

У якості двохвалентного заліза ми використовували залізний купорос (FeSO₄), який можна придбати у магазині для садівництва; сіль тривалентного заліза (FeCl₃) використовується для травлення друкованих плат, тому придбати її можна у магазині радіотоварів (Додаток Б).

Процес виготовлення магнітної рідини:

1. Розчинити в 500 мл дистильованої води (при слабкому підігріві і несильному помішуванні) 24 грама хлорного заліза  і 12 грамів залізного купоросу
2. Відфільтрувати рідину від механічних домішок (Додаток В).
3. В окрему колбу залити 150 г аміаку та влити туди відфільтрований розчин. Ретельно розмішати. Коричневий розчин перетвориться у чорну суспензію (Додаток Д).
4. Потім потрібно розбавити її дистильованою водою та поставити на 30 хвилин на постійний магніт (Додаток Е).
5. Після того як випаде осад, злити третю частини рідини тримаючи осад магнітом. Долити туди дистильованої води, та повторити цикл декілька разів.

2. 1. 3. Виготовлення магнітної рідини з феритового фільтру

Ще один доступний спосіб – використання феритового фільтру. Феритовий фільтр – це невеликий циліндр на кінцях деяких проводів. Використовуються вони для зменшення впливу зовнішніх магнітних полів на якість цифрового сигналу.

Для виготовлення магнітної рідини потрібно роздрібнити феритовий циліндр до стану борошна і розмішати з олією чи мастилом. Якість рідини буде залежати від величини частинок подрібненого фериту. Саме це і є основною проблемою при виготовленні магнітної рідини цим способом (Додаток Ж).

На жаль, нам не вдалось роздрібнити ферит до потрібних розмірів – рідина була неоднорідною і густою, а частинки швидко осідали, тому дослідження властивостей цього зразка не проводились.

2. 2. Дослідження властивостей магнітної рідини

Властивості магнітної рідини визначаються сукупністю характеристик, що в неї входять (твердої фази, рідини-носія і стабілізатора).

Магнітні рідини унікальні тим, що висока плинність поєднується в них з високою намагніченістю. Кожен мікроскопічний постійний магнітик хаотично обертається і переміщується в рідкому середовищі під дією теплового руху. Кожна магнітна частинка магнітної рідини вкрита тонким шаром захисної оболонки, що запобігає злипанню частинок, а тепловий рух розкидає їх по всьому об’єму рідини. Тому, на відміну від звичайних суспензій, частинки в магнітних рідинах не осідають на дно і можуть зберігати свої робочі характеристики протягом багатьох років.

У магнітних рідин дуже висока магнітна сприйнятливість – досить маленького стрижневого магніту, щоб на поверхні рідини з парамагнітними властивостями виникла регулярна структура з складок. Якщо на магнітну рідину подіяти  магнітним полем, то потонулі тіла починають спливати. Чим, сильніше поле, тим більше важкі тіла піднімаються на поверхню. Цікаво також, що магніти в магнітній рідині не тонуть [1].

При впливі на магнітну рідину магнітним полем у неї змінюється в’язкість. В’язкість – це внутрішнє тертя рідини, що перешкоджає сусіднім шарам рухатися з різною швидкістю. У звичайному стані магнітна рідина розтікається по поверхні, (її в’язкість в 10 разів більше, ніж у молока і в 10 разів менше, ніж у олії), а при впливі магнітним полем в’язкість магнітної рідини різко зростає. Наочно це демонструється тим, що рідина не розтікається уздовж магніту, а утворюються «шипи» уздовж ліній магнітного поля [1].

Оскільки магнітна рідина виготовлялась різними способами і з використанням різних поверхнево-активних речовин, то було вирішено для отриманих зразків визначити густину, в’язкість та коефіцієнт поверхневого натягу.

Проте відсутність віскозиметра не дозволила визначити в’язкість магнітної рідини, а метод Стокса був незастосовний через непрозорість магнітної рідини і неможливість спостерігати за рухом досліджуваного тіла (кульки) в магнітній рідині.

2. 2. 1. Густина магнітної рідини

Обладнання: медичний шприц (5 мл), електронні ваги.

В шприц набиралась магнітна рідина об’ємом 5 мл. Маса рідини визначалась як різниця мас шприцу із рідиною і порожнього шприцу.

Густина магнітної рідини визначалась як відношення маси рідини до об’єму, що вона займала:

Результати експерименту подані у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1.

Серед технічних характеристик магнітної рідини, яку можна придбати у інтернет-магазині, вказується значення густини рідини 1,35 г/см³. Густина зразків виготовленої магнітної рідини суттєво відрізняється.

2. 2. 2. Коефіцієнт поверхневого натягу магнітної рідини

З механіки відомо, що рівноважним станам системи відповідає мінімальне значення її потенційної енергії. Звідси випливає, що вільна поверхня рідини прагне скоротити свою площу. З цієї причини вільна крапля рідини приймає кулясту форму. Рідина поводиться так, ніби до її поверхні по дотичній діють сили, що скорочують (стягують) цю поверхню. Ці сили називаються силами поверхневого натягу. Наявність цих сил робить поверхню рідини схожою на пружну розтягнуту плівку, з тією лише різницею, що пружні сили в плівці залежать від площі її поверхні, а сили поверхневого натягу не залежать від площі поверхні рідини.

Коефіцієнт поверхневого натягу визначався двома способами: методом відривання крапель та методом відривання петлі (Додаток З).

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом відривання крапель.

Обладнання: електронні ваги, пластиковий стакан, скляна трубка, повітряний кран, штатив.

Якщо рідина повільно витікає з вертикально закріпленої трубки, то з її нижнього кінця відривається крапля за краплею. Розміри кожної з крапель збільшуються поступово. В міру збільшення краплі, шийка її тоншає, і нарешті крапля відривається. Коли крапля ще висить на шийці, сила тяжіння, яка діє на краплю, урівноважується силами поверхневого натягу, які діють по периметру поперечного перерізу шийки, звідки:

де σ – коефіцієнт поверхневого натягу,

m – маса краплини рідини у момент відриву,

d – діаметр найвужчого місця відриву.

Випускаючи рідину краплями дуже повільно, практично досягаємо того, щоб маса краплі, яка висить, дорівнювала масі краплини, яка відривається (без цієї умови маса краплі, яка відривається буде меншою від маси, яку ми використовуємо у формулі).

Щоб точніше визначити масу краплі, у посудину набирають велику кількість крапель  і ділять загальну їх масу   на їх кількість. Загальна маса крапель визначається як різниця мас посудини із рідиною і порожньої посудини.

Тоді остаточно маємо:

Результати експерименту подані у таблиці 2.2:

Таблиця 2.2.

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу методом відривання петлі.

Обладнання: штатив, динамометр ДПН, дротяні петлі різних розмірів, посудина для рідини.

Опускаючи посудину з рідиною ми виймаємо дротяну петлю з рідини. Виймаючи дротяну  петлю, ми збільшуємо площу поверхні рідини в місці контакту «петля – рідина», а сили поверхневого натягу рідини протидіють цьому, огортаючи петлю з обох сторін. В момент розриву поверхні рідини (момент відриву петлі) сили поверхневого натягу 2F_H дорівнюють силі пружності пружини динамометра F.

Тоді:

За означенням коефіцієнту поверхневого натягу:

де σ – коефіцієнт поверхневого натягу,

F – покази динамометра у момент відриву петлі,

l – ширина дротяної петлі.

Результати експерименту подані у таблиці 2.3:

Таблиця 2.3.

2. 2. 3. Стабільність магнітної рідини

Якісна магнітна рідина містить частинки магнетиту розміром від 5нм до 20 нм. Вона має високу стійкість і не випадає в осад. Така стабільність магнітних рідин обумовлена ​​тим, що кожна частинка магнетика вкрита тонким шаром поверхнево-активної речовини і завдяки цьому частинки не злипаються і не випадають в осад. Такий рівноважний стан може підтримуватись роками.

Довелось відмовитись від спроб оцінити розміри частинок магнетиту у зразках виготовленої магнітної рідини, оскільки для цього потрібне було значення в’язкості магнітної рідини, а провести цей експеримент у наших умовах виявилось неможливим.

Тому оцінка стійкості магнітної рідини у виготовлених зразках відбувалась через фіксацію приблизного часу осідання частинок.

В зразках, виготовлених хімічним способом, частинки осідали протягом 20-30 хвилин, для зразків, виготовлених на основі тонеру визначити час доволі складно через наявність фарбуючого пігменту, який робить рідину повністю непрозорою. Але  вже через 40 хвилин було помітно, що щільність верхнього шару магнітної рідини, виготовленої хімічним способом, значно зменшилась (Додаток И).

2. 2. 4. Взаємодія із зовнішнім магнітним полем

Зовнішній вигляд поверхні магнітної рідини під час впливу магнітним полем залежить від концентрації частинок магнетиту та сили магнітного поля. В цьому досліді використовувався потужний неодимовий магніт, що дало змогу приблизно оцінити вміст магнітних частинок у зразках магнітної рідини.

Красивих «їжаків» та «піків» на поверхні рідини отримати в жодному із зразків не вдалось. В магнітній рідині, виготовленій на основі тонеру, поверхня лише трішки спучилась, невелика частина рідини рухалась по поверхні, при переміщенні неодимового магніту, залишаючи слід (Додаток К).

При впливі магнітним полем на магнітну рідину, виготовлену хімічним способом, спостерігалось повне притягання до стінки посудини і часткове відділення олії та мастила. Магнітна рідина, виготовлена хімічним способом, слідів на поверхні не залишала (Додаток Л).

Для зразка магнітної рідини, виготовленої з феритового фільтру, властивості не визначались, проте картина, отримана при впливі магнітним полем, була найближчою до тих зображень, з якими, власне, асоціюється магнітна рідина (Додатки М, Н).

ВИСНОВКИ

Метою роботи було виявити відмінності у властивостях магнітної рідини з використанням різних поверхнево-активних речовин та виготовленні різними способами.

Опрацювавши теоретичний матеріал, були обрані найбільш доступні способи виготовлення магнітної рідини в умовах шкільного кабінету фізики: хімічний спосіб, на основі тонеру для лазерного принтеру та на основі подрібненого феритового фільтру. В останньому випадку довелось відмовитись від досліджень властивостей через завеликі розміри частинок фериту.

У якості поверхнево-активних речовин використовувались рослинна олія та машинне мастило.

Для виготовлених зразків були визначені густина та коефіцієнт поверхневого натягу. Коефіцієнт поверхневого натягу визначався двома способами, отримані результати доволі близькі за значеннями. Коефіцієнт поверхневого натягу доволі сильно відрізняється в залежності від способу виготовлення магнітної рідини, проте різниця несуттєва в залежності від виду поверхнево-активної речовини.

Відсутність віскозиметра та непрозорість магнітної рідини не дозволили визначити в’язкість зразків і тим самим оцінити розмір частинок магнетиту.

Була зроблена приблизна оцінка стабільності зразків виготовлених магнітних рідин. Під час впливу магнітного поля досліджувались зміни в поведінці рідини та вигляді її поверхні, що дало змогу оцінити концентрацію частинок магнетиту у зразках виготовленої рідини.

Інтерес до магнітних рідин пожвавився в останні роки, і сьогодні вони знайшли вже безліч застосувань. Якщо нанести таку рідину на неодимовий магніт, то магніт буде ковзати по поверхні з мінімальним опором, тобто тертя різко зменшиться.  На основі феромагнітної рідини в США роблять радіопоглинаючі покриття на літаки. А творці знаменитого Ferrari використовують магнітну рідину в підвісці автомобіля: маніпулюючи магнітом, водій може зробити підвіску в будь-який момент більш жорсткою або більш м’якою.

На практиці феромагнітні рідини застосовують по-різному: наприклад, для забезпечення теплопровідності в динаміках,. Ну а можливість ставати то твердим, то рідким: залежно від впливу магнітного поля, робить цей матеріал важливим і для автопрому, і для NASA і для військових, і хочеться вірити, що їх повсюдне застосування не за горами, і з розвитком нанотехнологій вони будуть досить широко використовуватися.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ТА ЛІТЕРАТУРИ

1. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика/ Розенцвейг Р.–М.: Мир, 1989.–365 с.

2. Такетоми С., Магнитные жидкости/ С. Такетоми, С. Тикадзуми.–М.: Мир, 1993. –272 с.

3. Еремин В.В., Дроздов А.А. Нанохимия и нанотехнологии. 10-11 классы. Профильное обучение./ Еремин В.В., Дроздов А.А– М.:Дрофа, 2009

4. Викторова Л. Как сделать ферромагнитную жидкость дома // Химия и жизнь. –2015. – №12 – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://www.hij.ru/read/issues/2015/december/5750

5. Смирнов В. О., Білецький В. С. Гравітаційні процеси збагачення корисних копалин. Навчальний посібник. — Донецьк: Східний видавничий дім, — 2005. — 300 с.

ІНТЕРНЕТ-РЕСУРСИ

http://nauka.relis.ru/34/0211/34211036.htm

http://www.its-physics.org/svoystva-zhidkostey-poverhnostnoe-natyazhenie

https://disted.edu.vn.ua/courses/learn/4083?fbclid=IwAR2Y5L-XkyxeTzTvuw8N1twvjr9Hhdo__27YK96finTSA54twYukNliZm5Ihttps://xn—-7sbalhlldtlnbt6bgj4oub.xn--p1ai/?fbclid=IwAR0vVC9XBe5Zxs6lIj_iWPI49Eco1UwI0PvWit9V_yhBuPOqO0OkoJqvK-4

ДОДАТКИ

Додаток А. Виготовлення магнітної рідини на основі тонеру для лазерного принтеру з використанням рослинної олії та машинного мастила у якості поверхнево-активної речовини

Додаток Б. Хімічні реагенти для виготовлення магнітної речовини хімічним способом (хлорне залізо, дистильована вода, залізний купорос)

Додаток В. Відфільтрований розчин хлорного заліза та залізного купоросу

Додаток Д. Суспензія після змішування аміачної води із розчином хлорного заліза і залізного купоросу

Додаток Е. Відділення магнітних частинок шляхом відстоювання виготовленої суспензії у зовнішньому магнітному полі

Додаток Ж. Виготовлення магнітної рідини на основі подрібненого феритового фільтру

Додаток З. Визначення коефіцієнту поверхневого натягу методом відривання крапель та методом відривання петлі

Додаток И. Дослідження стабільності зразків магнітної рідини

Додаток К. Поверхня магнітної рідини на основі тонеру під впливом зовнішнього магнітного поля

Додаток Л. Реакція магнітної рідини, виготовленої хімічним способом, на зовнішнє магнітне поле

Додаток М. Реакція магнітної рідини, виготовленої на основі подрібненого фериту, на зовнішнє магнітне поле

Додаток Н. Утворення піків на поверхні магнітної рідини з подрібненого фериту під впливом магнітного поля

Редакція може не поділяти думку авторів і не несе відповідальність за достовірність інформації. Будь-який передрук матеріалів з сайту може здійснюватись лише при наявності активного гіперпосилання на e-kolosok.org, а також на сам матеріал!