Trabajo Especial Fluidos Ferromagnéticos

Trabajo Especial
Fluidos Ferromagnéticos
FISICA 3
Profesora: Larrondo, Hilda
Integrantes:
• Amica, Guillermina
• Chaves, Carla
• Liaño, Rocio
2007
Ferrofluidos
Un ferrofluido es un líquido que se polariza en
presencia de un campo magnético. Los ferrofluidos se
componen de partículas ferromagnéticas suspendidas
en un fluido portador, que comúnmente es un solvente
orgánico o agua. Las nanopartículas ferromagńeticas
están recubiertas de un surfactante para prevenir su
aglomeración a causa de las fuerzas magnéticas y de
van der Waals. Los ferrofluidos, a pesar de su nombre,
no muestran ferromagnetismo, pues no retienen su magnetización en ausencia de un
campo aplicado de manera externa.
Los ferrofluidos se componen de partículas ferromagnéticas microscópicas,
normalmente magnetita, hematita o algún otro compuesto con contenido de Fe2+ or Fe3+.
Las nanopartículas típicamente son del orden de 10 nm. Esto es lo suficientemente
pequeño para que la agitación térmica las distribuya uniformemente dentro del fluido
portador, así como para contribuir a la respuesta magnética general del fluido.
Un verdadero ferrofluido es estable; esto significa que las partículas sólidas no
se aglomeran o separan en fase, aún bajo la influencia de campos magnéticos muy
intensos. Sin embargo, el surfactante tiende a descomponerse al paso del tiempo y
eventualmente las nanopartículas se aglomeran y separan, dejando de contribuir a la
respuesta magnética del fluido.
Al sujetar un fluido paramagnético a un campo
magnético vertical de suficiente intensidad, la superficie
espontáneamente forma un patrón corrugado muy
regular. Este notable efecto es conocido como
inestabilidad bajo campo normal. La formación
corrugada incrementa la energía gravitacional y de
superficie libre del líquido, pero reduce la energía
magnética. Las formaciones aparecen únicamente al exceder un valor crítico para el
campo magnético, cuando la reducción de energía magnética sobrepasa el incremento
en energía de superficie y gravitación. Los ferrofluidos tienen una susceptibilidad
magnética muy elevada y el campo magnético crítico requerido para la aparición de
patrones corrugados puede alcanzarse con un pequeño magneto.
Los surfactantes comunes para ferrofluidos son:
•
•
•
•
ácido oleico
hidróxido de tetrametilamonio
ácido cítrico
lecitina de soja
Ferrofluido casero
Es posible elaborar un sencillo ferrofluido por medio de pequeñas partículas
magnéticas mezcladas con aceite mineral, vegetal o automotriz.
Las siguientes son buenas fuentes de partículas magnéticas pequeñas: polvo de
ferrita, toner magnético de impresora láser, polvo de inspección magnético, usado en
negocios de soldadura, partículas de lana de acero quemada, partículas raspadas de la
superficie de cintas de vídeo, partículas extraídas de la arena por medio de un magneto y
una bolsa de plástico, tinta magnética, empleada para imprimir cheques.
Nuestra experiencia
•
Experiencia 1:
Mezclamos proporciones iguales de toner para impresoras laser y aceite de
cocina. Lo mezclamos un largo tiempo hasta lograr una consistencia homogénea. En
una primer intento no habíamos respetado la proporción uno a uno y no obteníamos los
resultados deseados. Notamos que desde comenzar cada ensayo debíamos a volver a
homogenizar la mezcla , esto se debe a que estos fluidos no tienen buena estabilidad,
tendiendo a la acumulación de las partículas y la rápida pérdida de propiedades.
Utilizamos un imán de disco rígido, par poder demostrar y apreciar como el
ferrofluido respondía frente a campos magnéticos, tal como se ve en el video
presentado.
Debido a la fuerza del imán con el que contábamos no pudimos concretar la
experiencia en la que se formaban “picos” sobre el bulón.
•
Experiencia 2:
Mezclamos ferrita con aceite, y volvimos a realizar las mismas experiencias
que antes, pero en este caso los efectos eran mas notables.
En este caso pudimos concretar la experiencia de los picos, y notamos que al
cambiar la disposición del imán los picos se orientaban en distintas direcciones
respondiendo al campo magnético creado.
Luego a esta misma mezcla le fuimos agregando toner y manifestaba las mismas
propiedades, observables en el video.