Почти каждый научный аккаунт Instagram или Tumblr имеет видеоклип, показывающий феррофлюид в действии. А почему нет? Кто не любит блестящие металлические вещи, которые создают эпические формы в присутствии магнита? Но помимо своей неоспоримой красоты, феррофлюиды идеально подходят для понимания нескольких важных концепций физики и химии. Так что давайте разберем их и поймем, что здесь происходит.
Что такое феррофлюид?
"Феррофлюид - это слово, состоящее из комбинации слов "ферромагниты" и "жидкость". Ферромагниты - это сильные магниты, обладающие постоянным магнитным действием. Соедините ферромагнитное вещество с жидкостью, и это, по сути, и есть феррофлюид. Но нам нужно погрузиться глубже. Феррофлюид представляет собой смесь тонкоизмельченных ферромагнитов (содержащих железо), покрытых поверхностно-активным веществом (предотвращает скопление магнитных частиц) и смешанных в органическом растворителе или воде. Феррожидкости имеют блестящую шипованную форму, которая в присутствии магнитов превращается в различные размеры и узоры.
Как работает феррофлюид?
Феррофлюид - это коллоидная суспензия. Это означает, что в правильно подобранном высококачественном феррофлюиде, ферромагнитные вещества в растворе не оседают. При использовании феррофлюидного раствор, если подождать некоторое время можно увидеть, как магнитные частицы со временем осядут под действием силы тяжести. Но это не из-за "броуновского движения". В соответствии с этим молекулярное движение внутри раствора удерживает частицы на плаву. Когда это действие вводится в присутствие магнитного поля, ферромагнитный порошок, естественно, испытывает силу по линиям магнитного поля и действует соответствующим образом. Но подождите, здесь есть и другие силы, помимо магнитного поля.
Какова польза феррофлюида?
Феррожидкости находят применение в самых разных областях - от потребительских товаров до испытаний теоретических подруливающих устройств. Рассмотрим несколько интересных примеров.
Или, если это было слишком сложно понять, вы можете представить себе молекулы воды с силами притяжения вокруг. Молекулы на вершине будут иметь больше сил притяжения между собой, что приведет к более высоким силам в этом слое, то есть в основном поверхностному натяжению. Третья сила в приведенном выше сценарии - старая добрая гравитация. Он просто хочет, чтобы жидкость оставалась ровной. Результатом взаимодействия всех этих сил является то, что создает визуальное чудо феррофлюида и приводит к образованию этих красивых шипов.
Какова польза феррофлюида?
Феррожидкости находят применение в самых разных областях - от потребительских товаров до испытаний теоретических подруливающих устройств. Рассмотрим несколько интересных примеров.
Феррофлюиды в динамиках
Возможно, вы видели, как громко ревут аудио колонки. Нет, правда, представьте себе спикера. Существует циркулярная (обычно) часть высококачественной акустической системы, которая движется внутрь и наружу в зависимости от музыкальных ударов. Эта часть называется конусом динамика. Она перемещается, потому что крепится к раме с помощью гибкого материала. Гибкость этого материала настраивается в соответствии с частотами, которые пытается создать динамик. Некоторые из дорогих марок акустических систем на рынке используют феррофлюидное покрытие в нужных местах, что позволяет диффузору быть гибким в нужное время. Феррофлюид в динамиках также действует как охлаждающее средство и помогает охладить динамик с помощью процесса, известного как термомагнитная конвекция. Тепло, выделяемое звуковой катушкой, поглощается феррофлюидом, который нагревает ее и, следовательно, снижает ее магнитную восприимчивость. Магнитное поле вокруг звуковой катушки притягивает более холодную феррофлюидную жидкость, что приводит к внешнему движению более горячего феррофлюида, что естественно удаляет тепло из системы.
Феррофлюиды в медицине
Он также исследуется для использования в медицине в качестве магнитного таргетирования лекарственных средств. Рак отстой. Большая причина этого утверждения заключается в том, что химиотерапия недостаточно развита с точки зрения правильной адресации. По данным исследования, проведенного в Университете штата Мэриленд, опухоль достигают менее 0,1% принимаемых химиотерапевтических препаратов, остальные поглощаются здоровыми клетками. Поэтому для повышения целеустремленности препарата ученые работают над методами, в которых препарат может сочетаться с магнитным носителем (феррофлюидом).
Это приведет к ручному нацеливанию препарата на определенные места с использованием магнитных полей.