Преобразувайте ерстед E - — - килоампер на метър kA
Конвертор на мерни единици Преобразуване на ерстед [Oe] килоампер/метър [kA/m]
Термична устойчивост
Главна информация
В тази статия ще говорим за интересни и необичайниферомагнитни течности. Ако се магнетизират чрез прилагане на магнитно поле върху тях, тези течности образуват интересни гънки по повърхността. Ферофлуидите са колоидни системи, състоящи се отнаночастицис размер около 10 nm, суспендирани във вода или друга течност-носител. Повечето от тези течности-носители са органични разтворители, тоест течности, в които може да се разтвори друго вещество.Колоидитеса течности, които са смеси от течност носител и частици от друго вещество. Обикновено тези частици не се утаяват на дъното като утайка и това прави колоидното вещество доста хомогенно. Това свойство е особено вярно за ферофлуидите. В допълнение към естествените свойства на частиците да остават суспендирани във ферофлуида, тези частици са покрити със специално вещество, нареченоповърхностно активно вещество, което предотвратява слепването на частиците и помага на ферофлуида да остане течност.
Молекулите на повърхностно активното вещество се прикрепят към наночастиците и обграждат всяка частица, като по този начин създават буфер около частицата. Привличането между наночастиците се регулира отсилите на Ван дер Ваалс, които отслабват с увеличаване на разстоянието между тези частици. Следователно, когато разстоянието между наночастиците се увеличава поради повърхностно активното вещество, привличането между тези частици отслабва.
В някои случаи повърхностноактивните вещества действат по различен начин. Техните молекули се прикрепят към наночастицата по такъв начин, чече тяхната външна полярност е еднаква по цялата външна повърхност (например външната обвивка придобива положителен заряд). Така около всяка наночастица се образува обвивка с определен заряд. Тъй като обвивките на всички наночастици са заредени по един и същи начин, те се отблъскват взаимно, защото еднаквите заряди се отблъскват взаимно. Това предотвратява залепването.
Говорихме малко за носещи течности. Но от какво се състоят самите наночастици? Понякога за това се използват частици от магнетит, минерал с магнитни свойства.Магнетитъте естествен минерал, който лесно се магнетизира. Струва си да се отбележи, че в някои специални случаи магнетитът има свойствата на постоянен магнит, т.е. при нормални условия неговите магнитни свойства са постоянни и непроменливи. Магнетитните частици във феромагнитните течности не са постоянен магнит, т.е. те могат да бъдат намагнетизирани с помощта на магнитно поле, но това намагнитване изчезва веднага щом магнитното поле престане да действа върху тях. Също така, за производството на феромагнитни течности се използват силно диспергирани прахове от метали с магнитни свойства и някои феримагнитни материали.
Ферофлуидите под въздействието на магнитно поле са завладяваща гледка. На повърхността се образуват конусообразни гънки и докато магнитното поле се движи, тези гънки следват полето. Те са разположени по протежение на силовите линии, а височината им зависи от силата на магнитното поле. Силата на магнитното поле от своя страна зависи от това колко близо е магнитът до течността. По-долу ще обсъдим различни приложения на ферофлуиди. Всички тези приложения разчитат на това свойство на ферофлуид да следва магнитно поле.
Свойствата на ферофлуидите се променят стемпература. При много високи температури, известни като температура или точка на Кюри, наночастиците губят своите магнитни свойства и ферофлуидът се превръща в нормална течност. Освен това с течение на времето повърхностно активното вещество губи своята отблъскваща способност и наночастиците се слепват, така че свойствата на ферофлуида изчезват.
Използване на ферофлуиди
Ферофлуидите реагират и следват магнит, така че с магнит те могат да бъдат преместени от място на място или задържани на място. Поради това те са намерили широко приложение в науката, технологиите и медицината.
Като лубриканти
Ферофлуидите се използват като смазочни материали във въртящи се машини. Подобно на традиционните смазочни материали, те помагат за намаляване на триенето между механичните части, но основното им предимство е, че ферофлуидите могат лесно да се задържат на място от магнит или магнитно поле.
В уплътнения под налягане
В някои случаи уплътнителните уплътнения могат да бъдат под формата на течност - в тази ситуация е много удобно да се използват ферофлуиди. Те се използват, например, за запечатване на вътрешността на твърд диск, който съдържа двигателя на шпиндела, самите твърди дискове и сервото на главното устройство. Магнитите държат ферофлуида на правилното място, а той от своя страна не позволява прах отвън да навлезе в зоната на задържане на твърдия диск и помага за предотвратяване на повреда на устройствата. Някои производители на ферофлуиди продават самата течност за тази цел, а някои разработват и произвеждат пълен комплект ферофлуидни уплътнения и не продават самата течност отделно, за да го предотвратят.злоупотреба.
В чл
Някои скулптори и художници използват ферофлуид, за да създават модерно изкуство. В допълнение към обемните и движещи се скулптури, които демонстрират в цялата си прелест играта на гънки на ферофлуид под действието на магнит, художниците създават и плоски картини от тази течност. Ферофлуидите не се смесват с вода и бои на водна основа, така че такива мастила и пигменти (като флуоресцентни) се добавят към ферофлуида и след това се преместват с магнит, за да се създадат цветни форми. В YouTube има много интересни примери за картини и скулптури от ферофлуид.
В системи за възпроизвеждане на звук
В електродинамичните високоговорители на системите за възпроизвеждане на звук ферофлуидът се използва за охлаждане на звуковата намотка. Поради ниската енергийна ефективност на системите за възпроизвеждане на звук, по време на тяхната работа по-голямата част от електрическата енергия се преобразува в топлина и тази топлина може да доведе до разрушаване на звуковата намотка, ако тя не се охлажда. Ферофлуидите премахват тази топлина от звуковата намотка и се задържат в процепа от магнит, точно както в другите системи, описани по-горе.
Ферофлуидите се използват и за затихване на дифузьор с намотка при резонансни честоти. Това изглажда честотната характеристика на високоговорителя. За да направите това, ферофлуидите се поставят в пролуката между звуковата намотка и магнита.
При избора на ферофлуид те се ръководят от познаването на средата, в която ще се използва. Така например, когато избирате носеща течност или когато избирате вискозитета на ферофлуид, фактори като влажността на средата, в която се намира тази течностще се използва или дали устройство, което използва ферофлуид, ще влезе в контакт с вода.
В медицината
В медицината ферофлуидите имат няколко приложения. В момента учените провеждат изследвания за използването на феромагнитни течности като носители на лекарства и други лекарства, необходими на пациентите. С помощта на магнит тези лекарства се придвижват до определена част от тялото. Обикновено в този случай наночастиците се покриват със слой от лекарството, след което ферофлуидът се инжектира в тялото (най-често чрез инжектиране) и се задържа на място с магнит, докато лекарството има желания ефект. Съществуват редица други методи за локализирано приложение на лекарства, но учените се надяват, че този метод ще осигури най-голяма точност.
Друго интересно приложение на ферофлуидите в медицината е топлинната терапия на определени части на тялото. Най-често се използва за убиване на ракови клетки. За да направите това, ферофлуидът се инжектира в тялото и след това феромагнитните частици се принуждават да осцилират с висока честота с помощта на електромагнити. В този случай се отделя голямо количество топлина, а високите температури разрушават тъканите в тази област, убивайки раковите клетки.
В диагностиката на магнитни носители
Ферофлуидите се използват за определяне на структурата на магнитните домейни на различни магнитни носители като лентови устройства, твърди дискове и кредитни карти. Също така с тяхна помощ се проверяват дефекти на повърхността на материали, които не са свързани с магнитни носители, като заварки, както и естествени минерали и метали. Това се използва например при производството на миниатюрни компоненти. За да направите това, повърхността на материала е покритаферофлуид и се разпределя върху тази повърхност в съответствие с магнитното поле на материала. След като носещата течност се изпари, на повърхността остават феромагнитни частици, които определят структурата на повърхностното магнитно поле. Това обикновено изисква микроскоп. Този метод се използва не само за проверка на повърхността на магнитните носители и материали, описани по-горе, но и в криминалистиката. Например, ферофлуидът може да се използва за идентифициране на домашно премахнати серийни номера на огнестрелни оръжия.
В топлообменници
Прегряването е широко разпространен проблем в радиоелектрониката. За да избегнете повреда, електронните устройства трябва да се охлаждат. Понякога за тази цел се използват ферофлуиди, например в високоговорители и някои микроелектронни устройства. В началото на тази статия, когато обсъждахме свойствата на ферофлуидите, вече споменахме, че при високи температури (температури на Кюри) ферофлуидите губят своите магнитни свойства. Тази характеристика на ферофлуидите се използва в охладителните системи. По време на охлаждането ферофлуидът, задържан близо до охлажданата част, губи своите магнитни свойства, след като достигне температурата на Кюри. Магнитът престава да го задържа и той се заменя със студена феромагнитна течност, която все още има магнитни свойства. Новата течност се нагрява, а нагрятата течност се охлажда и процесът периодично се повтаря. В този случай магнитът действа като помпа, тъй като помага да се замени по-слабо намагнетизираната гореща течност с по-магнетизирана студена.