بخشی از مقاله
چکیده
سیالات مغناطیسی به دسته ای از کلوئیدها گفته می شود که از نانو ذرات فرومغناطیس تک حوزه، معلق در یک سیال حامل تشکیل شده اند. رفتار اینگونه سیالات بوسیله میدانهای مغناطیسی قابل تغییر و کنترل است، بنابراین در بسیاری از زمینه ها میتوان از آنها بهره گرفت. در این کار، نخست سیالات مغناطیسی، ترکیبات و روشهای تولید آنها شرح داده شده است. سپس به مرور برخی ویژگیها و کاربردهای گوناگون سیالات مغناطیسی پرداخته شده است.
.1مقدمه
امروزه استفاده از سیالات مغناطیسی به علت خواص منحصر به فردشان بسیار زیاد شده است. سیالات مغناطیسی به دسته ای از کلوئیدها گفته میشود که در آن ذراتی از جنس مواد فرومغناطیس یا فری مغناطیس با ابعادی در حدود 10 نانومتر در یک سیال حامل معلق هستند .[1] از جمله پرکاربردترین سیالات مغناطیسی، فروفلویدها هستند که از نانو ذرات اکسید آهن معلق در مایع حامل تشکیل شده اند. فروفلویدها تفاوت چشم گیری با سیالات مگنتولوژیکال - MRF - که به گونه ای گسترده در نم گیرهای صنعتی، ترمز و کلاج اتومبیل استفاده میشوند، دارند.
سیالات مگنتولوژیکال به صورت ذراتی در ابعاد میکرون معلق در روغن هستند. هنگامی که این سیالات در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرند، چسبندگی آنها بسیار افزایش پیدا میکند و عملا ماده، خواص شبه جامد پیدا می کند. این در حالی است که فروفلویدها میدان هایی با بزرگی - KG 10 - را تحمل کرده و خواص سیالی خود را حفظ می کند. همین گونه تفاوت ها باعث شده تا سیالات مغناطیسی کاربردهای بیشماری داشته باشد . هنگامی که در سال 1960 خصوصیات منحصر به فرد این مایعات شناسایی شد دانشمندان لحظه ای را برای یافتن کاربردهای نوین این مواد از دست نداده اند.
.2بحث و نتیجه
کلویید چیست؟ کلویید مخلوطی است که در آن یک ماده به ذرات ریزی به نام ذرات کلوییدی تقسیم و در ماده دیگری پخش میشوند. به این مخلوط سیستم کلوییدی میگویند. بنابراین هر سیستم کلوییدی از دو فاز تشکیل شده است: فاز پراکنده و محیط پراکندگی. اندازه ذرات کلوییدی معمولا بین 50 تا 2000 آنگستروم است. ذرات کلوییدی از مولکولها بزرگترند، اما کوچکتر از آن هستند که بتوان آنها را با میکروسکوپ معمولی مشاهده کرد. شکل و اندازه آنها تنها با میکروسکوپ های الکترونی قابل مشاهده و اندازه گیری است.
سیال مغناطیسی چیست؟
سیال مغناطیسی یک کلویید پایدار است که در آن ذرات مغناطیسی تک حوزه با ابعادی در حدود 10 نانومتر در یک سیال حامل پخش شده اند[1] جنس نانو ذرات از مواد فرومغناطیس و یا فری مغناطیس و جنس سیال حامل معمولا آب یا یک حلال آلی است. خواص یک سیال مغناطیسی به شدت برگرفته از حرکت های کاتوره ای ذرات معلق و همینطور گشتاور مغناطیسی دائمی نانوذرات است[2] مهمترین عامل تعیین کننده برای یک سیال مغناطیسی، حضور زنجیره های مولکولی چسبیده به سطح، موسوم به سورفاکتانت ها است که از تجمع نانو ذرات در کنار هم جلوگیری میکند این مکانیسم پایداری استریک نام دارد.
[2] سورفاکتانت ها یا مولکول های فعال سطحی معمولا از گروه های اسیدپلی فسفریک، سولفوسوسینات و کربوکسیل ها ساخته میشوند در شکل زیر نمونه ای از این مواد نشان داده شده است دو روش برای درست کردن سیالات مغناطیسی وجود دارد: -1 روش های شیمیایی. -2 روش آسیاب کردن مواد فرومغناطیس و حل کردن آنها در سیال حامل. برای تولید یک سیال مغناطیسی به ذراتی حدود 10 نانومتر نیاز است. در روش آسیاب کردن، ابتدا ذرات را در حضور سورفاکتانت ها و به مدت 1000 ساعت خیس میکنند. الگوریتم این خط تولید در شکل - 3 - نشان داده شده است.
روش دوم برای ساخت سیال مغناطیسی، روش شیمیایی است که از آن جمله میتوان به روش رسوب اکسید آهن همراه با پایدار سازی استریک اشاره کرد. روش ذرات کبالت در یک سیال آلی و محلولهای نمک پارامغناطیس نیز از آن جمله اند در شکل - 4 - الگوریتم تولید را مشاهده میکنید ویژگیهای فیزیکی سیالات مغناطیسی عبارتند از: مغناطش تعادلی و واهلش مغناطیسی نانو ذرات معلق در یک سیال مغناطیسی، هر کدام دارای گشتاورمغناطیسی مشخص m هستند که در غیاب یک میدان مغناطیسی خارجی ، مغناطش برایند کل سیستم صفر است اما در حضور میدان مغناطیسی خارجی، گشتاورهای دوقطبی تمایل دارند که با میدان هم جهت شده و در نهایت در شدت های بالای میدان ممکن است که همه ذرات کاملا با میدان هم جهت بشوند و مغناطش کل سیستم به مقدار اشباع خود برسد.
زمانی هم که میدان مغناطیس برداشته میشود، سیال مغناطیسی طی دو مکانیسم به حالت اولیه خود بازمیگردد که این دو مکانیسم عبارتند از: مکانیسم براونی و مکانیسم نیل که تفاوت این دو مکانیسم در طول مدت زمان واهلش می باشد. کاربردهای سیالات مغناطیسی که به سه حوزه صنعتی ، حرارتی و پزشکی تقسیم میشود: کاربردهای صنعتی: در بسیاری از تجهیزات صنعتی محورهای چرخانی وجود دارند که انرژی را از طریق چرخش منتقل میکنند بنابراین آببندی روزنه ای که محور چرخان از آن عبور میکند ضروری است. برای این کار، اطراف روزنه از یک آهنربای دائمی و میله ی چرخان از یک ماده مغناطیسی ساخته میشود.
