Ugrás a tartalomhoz

Ferrofluid

Ellenőrzött
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Mágnesre helyezett üveglapon található ferrofluid

A ferrofluid (latin eredetű "ferrum" (vas) és "fluidum" (folyadék) szavakból tevődik össze) olyan folyadék, mely mágneses térben erősen polarizálható. A ferrofluidok olyan kolloid keverékek, melyek nanoméretű ferromágneses részecskéket tartalmaznak, melyeket általában szerves oldószer vagy más folyadék szállít. A ferromágneses nanorészecskéket felületaktív anyaggal vonják be, mely meggátolja, hogy a mágneses, valamint a van der Waals-erők hatására egy bizonyos pontba felhalmozódjanak vagy összetapadjanak. Annak ellenére, hogy a ferrofluid elnevezés ferromágneses tulajdonságra utalhatna, ezek a kolloidok csak külső mágneses tér jelenlétében mutatnak ferromágneses tulajdonságot. Viszont paramágneses tulajdonságuk jelentős, nagy mágneses szuszceptibilitásuknak (polarizálhatóság) köszönhetően. Jelenleg permanens mágneses fluidumokat igen nehezen tudnak előállítani. A különbség a ferrofluid és a mágneses RH (magneto-rheological) folyadék között az alkotórészecskék mérete. A ferrofluidban található részecskék nanoméretűek, és jellemző rájuk a Brown-mozgás, így normál körülmények között nem ülepednek le. A mágneses RH folyadékok mikrométer nagyságú részecskéket tartalmaznak, amelyek túl nehezek a Brown-féle mozgás fenntartásához, ezért bizonyos idő elteltével a hordozó folyadék és a részecskék közti sűrűségkülönbség miatt leülepszenek.

Leírás

[szerkesztés]
Ferrofluid olajos közegben a mágnes pólusai köré tömörül

A ferrofluidokban nanoméretű részecskék vannak, átmérőjük körülbelül 10 nanométer vagy kevesebb. Ezek magnetit, hermatit vagy más vasalapú részecskék, amelyek elég kicsik ahhoz, hogy hőmozgás során szétoszoljanak a hordozó folyadékban, és a fluidnak mágneses tulajdonságot kölcsönözzenek. A vasalapú részecskéket felületaktív folyadékréteg fedi, amelyet olajhoz vagy vízhez adva biztosítja a ferrofluid folyadék jellegét. Annak köszönhetően, hogy a ferrofluidban két halmazállapot létezik (szilárd fém és folyadék), külső mágneses tér hatására fázisátalakulást szenved, ezért különböző technikai alkalmazásokra használatosak. Az igazi ferrofluidok stabilak, ami azt jelenti, hogy a szilárd részecskék nem tapadnak össze vagy nem válik szét a két fázis, még nagyon erős mágneses tér hatására sem. Hátránya, hogy idővel, néhány év elteltével lebomolhat a felületaktív anyag, amely a részecskéket borítja, és így a részecskék összesűrűsödnek egy adott pontba. Ha ez bekövetkezik, a ferrofluid többé nem reagál a külső mágneses mező hatásra. A ferrofluidok ugyanakkor érzékenyek a nagyon magas hőmérsékletre, amely Curie-hőmérséklet néven ismert, ezen a hőmérsékleten elveszítik mágneses tulajdonságaikat. A nanorészecskék összetétele miatt minden ferrofluidra más specifikus hőmérséklet jellemző, amelyen még megőrzik stabilitásukat.

Felhasználás

[szerkesztés]
Ferrofluid mágneses tér hatása alatt
  • Elektronikus készülékek:

A ferrofluidokat folyékony tömítésként használják a merevlemezek meghajtott tengelye körül. A forgó tengelyek mágnesekkel vannak körülvéve. A tengely és a mágnes közti résben elhelyezett kis mennyiségű ferrofluidot stabilan tartja a mágneses tér. A mágneses részecskékből álló fluidum védőburkolatot képez, amely megakadályozza, hogy a por a merevlemezre jusson.

  • Hangtechnikai készülékek:

Emellett másik ismert felhasználási területe a viszkózussá hígított ferrofluidoknak a hangtechnikában van, nevezetesen a HIFI és egyes PA (Public Address) hangdobozok, magassugárzóinak tekercs-légrés hűtésére is alkalmazzák. Ezen technikai eszközöknél az idő előrehaladtával jól tettenérhető, a már előzőekben említett "öregedési folyamat", amikor is egy helyre vonzódik a folyadék nagy része, így az egyenletes légrés kitöltés megszűnik, és az elégtelen hűtés miatt az adott hangszóró tekercse, egy szakaszon "ég" csak le.

  • Orvostudomány:

Az orvostudományban kontrasztanyagként használják az MRI (mágneses magrezonancia képalkotás) készülékeknél, rákos sejtek kimutatásához. Ebben az esetben a ferrofluidok vas-oxid nanorészecskéket tartalmaznak.

  • Optika:

A tudósok olyan formáját változtató ferrofluid tükör készítésével kísérleteznek, melyet a Föld felszínén elhelyezett csillagászati teleszkópokban tudnak használni.

Fordítás

[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Ferrofluid című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

[szerkesztés]
  • Ronald E. Rosensweig: Ferrohydrodynamics (1985)

Irodalom

[szerkesztés]
  • Andelman, David. The Phenomenology of Modulated Phases: From Magnetic Solids and Fluids to Organic Films and Polymers, Polymers, liquids and colloids in electric fields: interfacial instabilities, orientation and phase transitions. World Scientific, 1–56. o. (2009). ISBN 978-981-4271-68-4 
  • Berger, Patricia (1999). „Preparation and properties of an aqueous ferrofluid”. Journal of Chemical Education 76 (7), pp. 943–948. o. DOI:10.1021/ed076p943. ISSN 00219584. 

Külső hivatkozások

[szerkesztés]
Commons:Category:Ferrofluids
A Wikimédia Commons tartalmaz Ferrofluid témájú médiaállományokat.
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Ferrofluid&oldid=26203585”