Изучение основных свойств и возможностей магнитных жидкостей

3. Введение
В коллоидных системах одно мелкораздробленное вещество — дисперсная фаза —
равномерно распределено в другой фазе — дисперсионной среде. Так как размер
частиц дисперсной фазы составляет 10-9-10-7 м, т.е. лежит в интервале
от нанометров до сотен нанометров, то коллоидные системы относятся к
наноматериалам.
Магнитные жидкости - это коллоидные системы, где дисперсионной средой являются
такие жидкости, как вода, жидкие углеводороды, кремний- и фторорганические
жидкости, а дисперсной фазой – магнитные наночастички, каждая из которых
представляет собой мельчайший магнит размером порядка 10 нанометров. Такая
система обладает одновременно свойствами жидкости (текучестью) и
ферромагнетика. Для предотвращения слипания частиц используют поверхностно-
активные вещества, которые окружают наночастицы тонким слоем.
Первые магнитные жидкости были синтезированы практически одновременно в
лабораториях США и России в 60-х годах XX века. В настоящее время они активно
изучаются в большинстве развитых стран: в США, Японии, Франции, Германии,
Великобритании, Нидерландах, Израиле и др.

4. Магнитные жидкости обладают высокой чувствительностью к внешнему магнитному
полю, поэтому можно управлять их поведением. При этом благодаря текучести они
быстро реагируют на внешнее магнитное поле. В зависимости от концентрации
дисперсной фазы можно в широких пределах варьировать плотность магнитных
жидкостей. Эти особенности магнитных жидкостей, отличающие их от других
дисперсных систем, позволяют использовать их в различных прикладных задачах.
Как правило, магнитные жидкости используют в высокотехнологичных устройствах и
приборах: в системах герметизации труб и валов, в высококачественных
громкоговорителях, при магнитном обогащении руд, датчиках высокочувствительных
измерителей ускорений, в приборах, где требуется высокий вакуум, при производстве
электроэнергии и др. В медицине магнитные жидкости применяются при термическом
воздействии на раковые клетки.

5. Цель работы:
продемонстрировать основные свойства и возможности магнитных жидкостей.

6. Оборудование и материалы:
1. магнитная жидкость,
2.U-образная трубка,
3.кольцевой магнит ,
4. чашка Петри[1],
5. магнитная мешалка,
6. дозатор,
7. дистиллированная вода.
[1] Чашка Петри — лабораторная посуда, имеет форму
невысокого плоского цилиндра, закрывается крышкой подобной
же формы, но несколько большего диаметра. Применяется в
биологии и химии.

7. Опыт №1 «Наблюдение явления высокой намагниченности магнитной
жидкости»
1. Взять с помощью дозатора небольшое количество магнитной жидкости (1-2 мл) и
поместить ее в U-образную трубку.
2. Заполнить до отметки трубку водой.
3. Кольцевой магнит перемещать вверх одного из колен U-образной трубки до тех
пор, пока вода не поднимется до сливного отверстия.
4. Вернуть магнит в исходное состояние.
5. Перемещать кольцевой магнит вдоль второго колена U-образной трубки пока вода
не поднимется до второго колена.
6. Вернуть магнит в исходное положение.
7. Повторить несколько раз экспериментальные стадии 3-6.

8. ВЫВОД 1.
При подведении магнита жидкость перемещалась вверх по U-образной трубке,
толкая воду. Такое поведение характерно для специфично магнитных
жидкостей, а не для обычных. Данное свойство магнитных жидкостей
позволяет использовать их в качестве гидрозатворов.

9. Опыт №2 «Наблюдение поведения магнитной жидкости во внешнем магнитном
поле»
1. Взять с помощью дозатора небольшое количество магнитной жидкости (~ 5 мл) и
поместить ее в чашку Петри.
2. Подвести ко дну чашки Петри магнит. Магнитная жидкость примет игольчатую
форму.
3. Заполнить чашку Петри наполовину водой.
4. Поместить чашку Петри с магнитной жидкостью и водой на магнитную мешалку.
5. Включить магнитную мешалку и меняя скорость, наблюдать за движением
магнитной жидкости в воде.

10. ВЫВОД 2.
Магнитное поле влияет на внешнюю форму магнитной жидкости.

11. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:
В результате проведенной работы Вы ознакомились с
особенностями магнитных жидкостей: высокой
намагниченностью и чувствительностью к внешнему
магнитному полю. Под воздействием внешнего поля
на поверхности магнитной жидкости образовывалась
игольчатая структура.
Протекание процесса и вид формируемых структур
зависят от концентраций коллоидных частиц обоих
типов и наночастиц Fe3O4, от соотношения размеров
частиц, а также от величины магнитного поля.
Структуры образуются при достижении некоторого
значения внешнего магнитного поля и распадаются
при его отключении