Ферромагнитная жидкость

Ферромагнитная жидкость – «умная» жидкость

МАОУ Сибирский лицей

Томск 2011

Выполнил: Бреус В.И., 11 класс Руководитель: Филатова Н.О., к.п.н., учитель физики

Ферромагнитная жидкость – что это

Ферромагнитные жидкости представляют собой коллоидные дисперсии магнитных материалов (ферромагнетиков: магнетита, ферритов) с частицами размером от 5 нанометров до 10 микрометров, стабилизированные в полярной (водной или спиртовой) и неполярной (углеводороды и силиконы) средах с помощью поверхностно-активных веществ или полимеров. Они сохраняют устойчивость в течение двух-пяти лет и обладают при этом хорошей текучестью в сочетании с магнитными свойствами. Под воздействием сильного вертикально направленного магнитного поля поверхность жидкости с парамагнитными свойствами самопроизвольно формирует регулярную структуру из складок. Этот эффект известен как «нестабильность в нормально направленном поле».

Эксперименты с ферромагнитной жидкостью

С 2000-х годов Sachiko Kodama (японский ученый, художник, физик-гуманитарий) начинает работать над серий инсталляций, материалом для которых служит ферромагнитная жидкость. Автор техники «Ферромагнитная скульптура».

Видео

“Меня вдохновляет сама жизнь, сама природа. Органические формы, геометрия, симметрия в растениях и животных, равно как и их движение, дыхание - очень вдохновляющие факторы, когда речь идет об интерактивном искусстве – ведь тут все происходит прямо у вас на глазах,” – рассказывает Sachiko Kodama.

Видео

Применение: электронные устройства

Используются во многих динамиках для высоких частот, для отвода тепла от звуковой катушки. Одновременно она работает механическим демпфером, подавляя нежелательный резонанс. Для создания жидких уплотнительных устройств вокруг вращающихся осей в жёстких дисках. Вращающаяся ось окружена магнитом, в зазор между магнитом и осью помещено небольшое количество ферромагнитной жидкости, которая удерживается притяжением магнита. Жидкость образует барьер, препятствующий попаданию частиц извне внутрь жёсткого диска.

Применение: преобразование энергии колебательного движения в

электрическую.

Устройство, представляющее собой катушку, внутри которой находится ампула с магнитной жидкостью. Малейший толчок или изменение наклона приводит к перетеканию жидкости, а значит, и к изменению магнитного потока. Подобное устройство может снабжать энергией миниатюрный радиоприёмник или электронные часы. Оно способно преобразовывать удары капель дождя по крыше в электрический ток и получать таким образом даровую энергию.

Применение: магнитная сепарация руд

Неоднородное магнитное поле приводит к уплотнению магнитной жидкости, вследствие чего всплывают немагнитные частицы высокой плотности — медные, свинцовые, золотые. Поскольку неоднородность магнитного поля легко изменять в широких пределах, можно заставить плавать частицы определённой плотности.

Применение: машиностроение

Ферромагнитная жидкость способна снижать трение.

Ferrari использует ферромагнитные жидкости в некоторых моделях машин для улучшения возможностей подвески. Под воздействием электромагнита, контролируемого компьютером, подвеска может мгновенно стать более жесткой или более мягкой.

Применение: оборонная промышленность

ВВС США внедрили радиопоглощающее покрытие на основе ферромагнитной жидкости. Снижая отражение электромагнитных волн, оно помогает уменьшить эффективную площадь рассеяния самолета.

Применение: медицина

В настоящее время ведется много экспериментов по использованию ферромагнитных жидкостей для удаления и диагностики опухолей. Феромагнитная жидкость вводится в опухоль и подвергается воздействию быстро меняющегося магнитного поля, и выделяющееся от трения тепло может разрушить опухоль.

Коллоидные ферритовые частицы активно поглощают рентгеновские лучи, то можно говорить об использовании магнитных жидкостей в качестве рентгеноконтрастных веществ для диагностики полых органов.

Источники информации

Брук Э., Фертман В.Е. «Еж» в стакане. Магнитные материалы. – Минск.: Высшая школа, 1983. – 253 с. Сенатская И., Байбуртский Ф. Магнитная жидкость //Химия и химики, № 3, 2009 http://ru.wikipedia.org/ - свободная энциклопедия http://youtube.com – сайт для размещения видеороликов http://www.portalnano.ru – нанотехнологии и наноматериалы http://sh-fizika.ru – школьная физика http://www.kulturologia.ru/blogs/220310/12218/ - Магнитное поле как произведение искусства: инсталляции Sachiko Kodama