فرو-مایع

 

 لینک مطلب در تالار گفتگوی سایت

 

فرو-مایع ,مایعی است که درحضور  میدان مغناطیسی به شدت قطبیده می شود.فرو-مایع ها از ذرات فرومغناطیسی در مقیاس نانو تشکیل شده است.این ذرات در درون یک مایع حامل, که معمولا حلال های آلی ویا آب است,معلق هستند.این نانو-ذرات فرومغناطیسی با یک سورفکتانت(مانند مایعی که از کلپس آلوئل ها جلوگیری می کند)پوشیده شده است تا از انباشتگی آن (به دلیل وجود نیروی وان در ووالسی و نیروی مغناطیسی)جلوگیری کند.اگر چه نام آن چیز دیگری می گوید ولی فرو-مایع ها خاصیت فرو مغناطیسی از خود نشان نمی دهند چون با قطع میدان مغناطیسی خارجی خاصیت آهنربایی را نمی توانند نگه دارند.در واقع،آنها پارا مغناطیسی را نشان می دهند واکثر مواقع آنها رابه دلیل مغناطیس پذیری زیاد( یعنی در برابر میدان مغناطیسی سریعا عکس العمل نشان می دهندو خاصیت مغناطیسی پیدا می کنند) "ابر پرامغناطیس"  می نامند.مایع های واقعا فرومغناطیس به سختی در حال حاضر ساخته می شوند ؛چون نیاز به دمای بالا و شناوری الکترومغناطیسی دارند.

شرح می دهیم…!

فرو-مایع هااز نانوذرات فرو مغناطیسی که معمولاً آهن مغناطیسی(با فرمول Fe3O4 ) ،هماتیت(نوعی سنگ آهن)،یا ترکیبات دیگری که دارایFe2+و  Fe3+  هستند، تشکیل شده است. نانو ذرات در حدود ۱۰ نانومتر هستند.این اندازه کافی است تا اغتشاش گرمایی باعث پخش آن در درون مایع حامل گردد و باعث میشود که تمامنقاط حامل در بربابر میدان مغناطیسی از خود عکس العمل نشان دهد. این مشابه روشی است که یک محلول از نمک آبپوشیده پارامغناطیسی(مانند مس سولفات آبپوشیده یا منگنز کلرید) محلول را پارامغناطیس می کند.

فرو-مایع های واقعی پایدار هستند.به این معنا که در حضور میدان بسیار قوی ذرات جامد انباشته ویا باعث ایجاد فاز جدید نمی شوند(یعنی همون انباشته نمی شوند وفاز جامد و مایع جدا ایجاد کنند).اما در مرور زمان سورفکتانت ها تجزیه می شوند و بالا خره نانو ذرات انباشته می شوند و دیگر  به کل مایع  خاصیت عکس العمل در برابر میدان را نمی دهد.عبارت magnetorheological fluid(MRF) اشاره می کند به مایعی که شبیه فرو-مایع ها هستند .آنها در برابر میدان مغناطیسی سفت و جامد-مانند تر می شوند .آنها دارای دارای ذراتی با مقیاس میکرومتر هستند که ازذرات فرو-مایع ها ۱-۳ برابر بزرگتر است.

ناپایداری در اثر میدانNormal-field instability   
وقتی که یک مایع پارامغناطیسی در معرض یک میدان مغناطیسی قوی عمودی اندازه مناسب است قرار گیردسطح آن به طورخود به خودی یک الگوی منظم بر آمدگی را رایجاد می کند.این اثر که ناپایداری در اثر میدان نام دارد بسیار عجیب و جالب است.ایجاد بر آمدگی باعث افزایش انرژی آزاد سطح و انرژی گرانشی شدخ ولی انرژی مغناطیسی را کاهش می دهد(یعنی به صورت خود به خودی انرژی مغناطیسی را به دو انرژی نام برده تبدیل می کند و منظور از انرژی آزاد سطح فکر می کنم همان انرژی ذخیره شده در اثر کشش است).این بر آمدگی ها فقط زمانی تشکیل می شوند که اندازه ی میدان مغناطیسی از مقدار بحرانی بیشتر باشد زمانی که کاهش انرژی مغناطیسی برابر افزایش انرژی گرانشی و انرژی سطح باشد.فرو –مایع ها دارای مغناطیس پذیری بالایی هستند به همین دلیل اندازه ی میدان بحرانی برای شروع بر آمدگی ها می تواند از یک آهنربای کوچک تأمین شود.




سورفکتانت ها

سورفکتانت هایی که معمولاً استفاده می شوند به منظور جلوگیری از رسوب فروذرات استفاده میشود.رسوب کردن یکی از ویژگی های دوست نداشتنی فرومایعات است.یک فرومایع ایده آل در غیاب اصطکاک هیچ زمانی ته نشین      نمی شد.از جمله سورفکتانت ها که استفاده می شوند می توان: الئیک اسید،        تترا متیل آمونیوم هیدروکسید،سیتریک اسید و چربی گرفته شده از جوشانیدن بعضی گیاهان. معمولاً افزایش زمان رسوب بوسیله ی سورفکتانت ها به دو روش انجام می شود.در مورد چهارم در بالا ،ذزات سورفکتانت نانوکره هایی هستند که به وسیله ی ایجاد حرکت براونی باعث افزایش زمان رسوب شده.ولی در روش دوم( که  توسط سورفکتانت هایی انجام می شود که میسل ایجاد می کنند)،سورفکتانت باعث افزایش قطر فروذرات شده و هنگام مخلوط کردن دوباره، راحت تر و سریع تر از هم جدا می شوند.

 در حالیکه سورفکتانت ها   باعث افزایش زمان رسوب می شوند، بر روی  بعضی از خواص مغناطیسی ( به طور دقیقتر،روی اشباع مغناطیسی مایع) تأثیر زیان باری دارد.همان فاکتوری که بیشتر مورد نیاز است.

کاربرد ها

 در زمینه های مختلف از جمله در وسایل

 الکترونیکی(در هارد دیسک ها)،
در مهندسی مکانیک(کاهش اصطکاک)،

صنایع دفاعی؛ رنگی ساخته شده از ترکیب    فرو-مایع هاو مواد غیر مغناطیسی که خاصیت کاهش انعکاس امواج الکترومغناطیسی رادار ها را دارد  ،

هوافضا،

اپتیک ،

اندازه گیری،
 
طب؛ برای تشخیص سرطان،و همچنین برای برداشتن تومور به این ترتیب که   فرو-مایع با فشار به درون تومور تزریق شده و با ایجاد میدان مغناطیسی ناگهانی ،گرمای ناشی از اصطکاک بوجود آمده باعث از بین رفتن تومور می شود،

انتقال گرما؛میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده روی یک فرو-مایع با مغناطیس پذیری متغیر(به طور مثال، اینجا به دلیل تغییر دما)باعث ایجاد نیروی غیر یکنواختی در درون جسم شده که نوعی از انتقال حرارت به نام انتقال ترمومغناطیسی است . در جاهایی که انتقال گرما با استفاده از مواد معمولی امکان پذیر نیست (مثلاً در جاهایی فاقد گرانش) .
 
صنایع ماشین سازی و ….

فرو-مایع خانگی!

می توان ذرات مغناطیسی ریز را درون روغن نباتی یا روغن ماشین(به نسبت برابر)ریخته شود .ولی این مایع ها پایدار نیستند.

ولی در درون فرومایع های ساخته شده برای مصارف تخصصی ،از   امولسیون کننده ها استفاده می شود تا بتوان ذرات بسیار ریزی از مواد مغناطیسی در درون آب بوجود بیایند(در اصل امولسیون کننده ها چربی ها را کوچک می کنند تا با آب تعامل بیشتری داشته باشد). این  ذرات دارای قطر کمتر از یک میکرومتر دارند. وبا سایش یا سنگ شکن گلوله ای ایجاد می شوند.

 لکه های فرو-مایع اصلاً تمیز نمی شوند پس باید مواظب باشید  که موقع هم زدن روی لباس هایتان نریزد!!

 

 

کل مقاله رو بصورت کتاب الکترونیکی برای دانلود در اختیار دوستان قرار می دهیم

 

 

 

 

 

 this text is a translation of a document wich was written in the site :en.wikipedia.org/wiki/Ferrofluid

this text was translated by myself

in any use of this text,the name of the translater and site aghaeifar.ir must be mentioned

 

 

مترجم  :  سیاوش سخاوی

سایت تخصصی مهندسی پزشکی ایران  aghaeifar.ir

کپی برداری با ذکر نام مترجم و سایت aghaeifar.ir بلا مانع است .

۱۲ بهمن ۱۳۸۵

Copyright © 2006 – 2007 aghaeifar.ir ® corporations . All rights reserved