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15 faits séduisants sur les fluides magnétiques

15 faits séduisants sur les fluides magnétiques

Développés pour la première fois par la NASA pour le programme spatial, les fluides magnétiques ont trouvé leur chemin dans de nombreux aspects du monde moderne. De l'utilisation dans les vidéoclips aux haut-parleurs et aux scans IRM, les fluides magnétiques sont partout autour de nous aujourd'hui.

Ici, nous explorons ce qu'ils sont, comment ils fonctionnent et vous montrons comment en créer un pour vous-même à la maison.

Qu'est-ce qu'un liquide magnétique?

Les fluides magnétiques, selon Science Direct, sont:

"Les systèmes colloïdaux constitués de nanoparticules magnétiques à domaine unique dispersées dans un liquide porteur et sont des systèmes modèles pratiques pour explorer les propriétés fondamentales des systèmes de nanoparticules magnétiques."

Ces fluides ont tendance à rester à l'état liquide même lorsqu'ils sont contrôlés, déplacés ou soumis à une interaction cinétique par un champ magnétique.

«Les méthodes traditionnelles de préparation de fluides magnétiques impliquent un culbutage à long terme du matériau magnétique avec des billes d'acier pendant plusieurs semaines dans un milieu porteur contenant l'agent dispersant.

Dans ces méthodes de broyage, l'acide oléique était couramment utilisé pour stabiliser les dispersions dans le kérosène et d'autres milieux de dispersion d'hydrocarbures. "- 911 Metallurgist.

Ces fluides n'existent pas dans la nature et ont été créés pour la première fois entre le milieu des années 1960 et les années 1970. La préparation précoce de ces matériaux étranges était assez coûteuse et coûtait environ 85 $ par ml.

Ce coût élevé a initialement freiné l'application du matériau dans la science des matériaux et des minéraux. Mais des recherches ultérieures menées par le Bureau américain des mines utilisant de la magnétite dans une suspension de kérosine ont réduit le 1 $ le litre.

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Un exemple est appelé un ferrofluide, ou fluide ferromagnétique. Ce fluide magnétique devient fortement magnétisé en présence d'un champ magnétique et a été développé pour la première fois par la NASA au début des années 1960.

Il a été développé pour trouver un moyen de déplacer du carburant de fusée liquide vers une entrée de pompe dans un environnement à faible gravité ou en apesanteur.

Les fluides magnétiques, comme les ferrofluides, ont tendance à être constitués de particules nanométriques dont chacune sera généralement enduite d'un tensioactif pour les empêcher de s'agglutiner. Les ferrofluides perdent généralement tout magnétisme induit lorsqu'ils sont retirés d'un champ magnétique externe.

Pour cette raison, ils sont classés comme «superparamagnets».

Cependant, en 2019, une équipe de chercheurs de l'Université du Massachusetts et de l'Université de technologie chimique de Beijing a réussi à créer un fluide magnétique qui peut rester magnétisé en permanence. Cette percée a défié la croyance établie selon laquelle seuls les solides denses de forme fixe étaient capables de cette propriété.

Comment fonctionnent les ferrofluides?

Les ferrofluides, comme nous l'avons vu, contiennent de minuscules particules d'oxyde de fer. Lorsqu'un aimant est attiré près du liquide, ces particules y sont attirées.

Cela amène généralement le fluide à créer des aiguilles ou des pointes étonnantes. La raison en est une interaction complexe de diverses forces.

Les particules d'oxyde de fer sont attirées vers le champ magnétique, et le champ magnétique lui-même est attiré vers le fluide.

Les particules et l'huile fonctionnent ensemble grâce à la présence d'un tensioactif. Une extrémité du tensioactif se verrouille fermement aux particules d'oxyde de fer, tandis que l'autre retient également l'huile.

Cela empêche les particules d'oxyde de fer de s'agglutiner et de se séparer du support d'huile - comme vous le verriez si vous mélangiez simplement des particules d'huile et d'oxyde de fer.

Pour cette raison, le ferrofluide dans son ensemble est dirigé dans des colonnes concentrées.

Dans le même temps, la gravité essaie de tirer les colonnes vers le bas tandis que la tension superficielle de l'huile fait que chaque colonne tire sur elle-même, créant les aiguilles caractéristiques du fluide.

Pouvez-vous toucher le ferrofluide?

Vous pouvez certainement le faire, mais ce n'est pas recommandé. Les ferrofluides sont considérés comme un irritant cutané majeur.

Une fois que vous avez mis en contact le ferrofluide avec votre doigt, le liquide commence rapidement à remonter les crêtes de votre doigt et autour de votre ongle.

Cela n'a pas seulement l'air disgracieux, mais cela peut irriter et irrite votre peau. Cela peut également laisser une décoloration durable sur votre peau.

15 faits à retenir sur les fluides magnétiques

Alors, sans plus tarder, voici 15 faits à emporter sur les matériaux merveilleux que sont les fluides magnétiques. Cette liste est loin d'être exhaustive et ne présente aucun ordre particulier.

1. Les fluides magnétiques, à savoir les ferrofluides, ont été développés dans les années 1960 par Steve Papell de la NASA pour aider à déplacer le carburant des fusées en microgravité.

2. Lorsque ces fluides sont soumis à un champ magnétique, ils ont tendance à former des pointes ou des aiguilles caractéristiques.

3. La plupart des fluides magnétiques ne restent pas magnétisés en l'absence de champ magnétique externe.

4. Les ferrofluides ont une forte capacité de coloration et peuvent tacher la peau, le verre et même les surfaces en céramique.

5. Un vrai ferrofluide reste stable sur une longue période de temps. Ceci est dû au fait que les particules solides en leur sein ne s'agglomèrent pas ou ne se séparent pas en raison de la gravité.

6. Les ferrofluides sont actuellement à l'étude pour traiter les tumeurs. L'idée est de les injecter dans la tumeur et de les déchirer à l'aide de champs magnétiques.

7. On espère que les fluides magnétiques pourraient aider à développer des liquides intelligents à l'avenir. De tels liquides pourraient changer d'état entre le solide et le liquide sur commande.

8. Certains ferrofluides ont été utilisés dans les systèmes de suspension de voitures. En faisant varier un courant électrique à travers eux, le fluide ajuste la rigidité de la suspension en réponse aux conditions de conduite.

9. Les fluides magnétiques sont de plus en plus populaires comme médium artistique. Certains musées d'art et de sciences ont des expositions spéciales consacrées à ces liquides impressionnants.

10. Vous avez peut-être également remarqué des ferrofluides dans plus de quelques clips vidéo. Par exemple,Pendule utilisé du ferrofluide pour le clip de la piste, Aquarelle.

11. Un ferrofluide typique se compose de 5% solides magnétiques, 10% surfactant, et 85% fluide porteur.

12. Les tensioactifs sont vitaux pour les ferrofluides car ils abaissent la tension superficielle entre les composants liquides et solides. On utilise généralement à cette fin l'acide oléique, l'hydroxyde de tétraméthylammonium, l'acide citrique ou la lécithine de soja.

13. La NASA a également expérimenté des ferrofluides qui s'écoulent en boucle fermée avec des électroaimants comme système de contrôle de l'altitude.

14. Les fluides magnétiques, comme les ferrofluides, sont aujourd'hui utilisés dans diverses technologies. Les applications comprennent les haut-parleurs, les disques durs d'ordinateur, les moteurs à arbre rotatif et en tant qu'agent de contraste pour les IRM.

15. Les ferrofluides ne doivent pas être confondus avec les fluides magnétorhéologiques (MR). Ce dernier se compose de particules à l'échelle micrométrique qui se déposent au fil du temps sous l'effet de la gravité.


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