المغناطيس السائل أو الفيروفلويد هو خليط غرواني من الجسيمات المغناطيسية، وقطرها يبلغ حوالي 10 نانومتر، وعندما لا يوجد مجال مغناطيسي خارجي، فإن السائل لا يكون مغناطيسيًا، وتكون اتجاهات جسيمات المغنتيت عشوائية.
ومع ذلك ، عند تطبيق مجال مغناطيسي خارجي ، تتوافق اللحظات المغناطيسية للجسيمات مع خطوط المجال المغناطيسي ، وعندما تتم إزالة المجال المغناطيسي ، تعود الجسيمات إلى المحاذاة العشوائية ، ويمكن استخدام هذه الخصائص لصنع سائل يغير كثافته اعتمادًا على قوة المجال المغناطيسي ، ويمكن أن يشكل أشكالًا رائعة ، ويحتوي الناقل السائل لسوائل حديدية على مادة خافضة للتوتر السطحي ، لمنع الجزيئات من الالتصاق ببعضها البعض.
يمكن تعليق سوائل الحديد في الماء أو في سوائل عضوية. تتألف السائل الحديدي التقليدي من حوالي 5٪ من المواد الصلبة المغناطيسية و 10٪ من المواد الفعالة على السطح والباقي 85٪ هو حامل السائل من حيث الحجم. هناك نوع واحد من السائل الحديدي الذي يمكن استخدامه، ويستخدم المغنتيت كمواد جسيمات المغناطيسية وحمض الأوليك كمادة فعالة على السطح والكيروسين كوسط لتعليق الجزيئات.
يمكنك أيضا العثور على سوائل حديدية في السماعات المتقدمة ورؤوس الليزر لبعض مشغلات الأقراص المدمجة وأقراص DVD. تستخدم هذه السوائل في أختام الاحتكاك المنخفضة للمحركات الدوارة وأختام محركات أقراص الكمبيوتر. يمكنك أيضا استخدامها لفتح مشغل أقراص الكمبيوتر أو مكبر الصوت للوصول إلى المغناطيس السائل. ومع ذلك، من السهل للغاية وممتع أيضا صنع سائل الحديد بنفسك.
طريقة صنع مغناطيسات سائلة
1- اعتبارات السلامة
يستخدم هذا الإجراء مواد قابلة للاشتعال ، ويولد حرارة ، وأبخرة سامة ، لذا ارتد نظارات السلامة وحماية الجلد ، واعمل في منطقة جيدة التهوية ، وكن على دراية ببيانات السلامة للمواد الكيميائية الخاصة بك ، كما يمكن أن يتسبب السائل الحاد في تلطيخ الجلد والملابس ، لذا احفظه بعيدًا عن متناول الأطفال ، والحيوانات الأليفة ، واتصل بمركز مكافحة السموم المحلي إذا كنت تشك في الابتلاع ، وهناك خطر التسمم بالحديد الناقل هو الكيروسين.
2- المواد المستخدمة
إليك المواد التي ستحتاجها كالتالي :
1- الأمونيا المنزلية.
يحتوي حمض الأوليك على بعض الصيدليات ومتاجر الأطعمة الحرفية والصحية.
3- ثنائي الفينيل متعدد الكلور (محلول كلوريد الحديديك) ، وهو متوفر في متاجر الإلكترونيات ، ويمكنك صنع كلوريد الحديديك ، أو محلول كلوريد الحديد ، أو يمكنك أيضًا استخدام مسحوق المغنتيت ، أو الهيماتيت المغناطيسي ، وإذا كان لديك أي من هذه المعادن في متناول اليد ، والهيماتيت المغناطيسي معدن رخيص الثمن يستخدم في المجوهرات.
4- الصوف الصلب.
5- ماء مقطرة.
6- مغناطيس.
7- الكيروسين.
8- مصدر الحرارة.
9- 2أكواب أو أكواب قياس.
يتألف هذا من حقنة بلاستيكية أو كوب طبي (سعة 10 مل).
11- أوراق تصفية أو مرشحات القهوة.
في حين أنه من الممكن إجراء بدائل لحمض الأوليك ، والكيروسين ، فإن التغييرات في المواد الكيميائية ستؤدي إلى تغييرات في خصائص المائع الحديدي ، بدرجات متفاوتة ، كما يمكنك تجربة المواد الخافضة للتوتر السطحي ، والمذيبات العضوية الأخرى ، ومع ذلك ، يجب أن يكون السطح قابل للذوبان في المذيب.
3- توليف المغنتيت
تتألف الجسيمات المغناطيسية في هذا السائل من المغنتيت، وإذا لم تكن المغنتيت متاحة، فإن الخطوة الأولى هي إعدادها عن طريق تحويل كلوريد الحديد (FeCl3) في ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى كلوريد الحديد (FeCl2).
يتم تفاعل كلوريد الحديديك لإنتاج المغنتيت، وعادة ما يتم استخدام ثنائي الفينيل متعدد الكلور التجاري 1.5M كلوريد الحديديك لإنتاج 5 غرامات من المغنتيت، وإذا كنت تستخدم محلول مخزون من كلوريد الحديديك، فاتبع الإجراء باستخدام محلول 1.5M.
يجب صب 10 مل من الكلور و 10 مل من الماء المقطر في كوب زجاجي.
يتم إضافة قطعة من الصوف الصلب إلى المحلول، ثم يتم خلط السائل حتى يتغير لونه، ويجب أن يصبح المحلول أخضر لامع (حيث يدل اللون الأخضر اللامع على وجود FeCl2).
3- يتم تصفية السائل من خلال ورق الترشيح أو فلتر القهوة، ويحفظ السائل ويتم التجاهل بشأن المرشح.
تسرع المغنتيت عملية التفاعل، حيث يتم إضافة 20 مللي من كلوريد الحديد (FeCl3) إلى المحلول الأخضر (FeCl2). إذا كنت تستخدم محاليل مخزونة من كلوريد الحديديك والحديد، يجب أن تأخذ في الاعتبار تفاعل FeCl3 و FeCl2 بنسبة 2:1.
أضف 150 مل من الأمونيا، وسيترسب المغنتيت Fe3O4 من الحل، وهذا هو المنتج الذي تريد جمعه.
4- تعليق المغنتيت في الناقل
يجب طلاء الجسيمات المغناطيسية بالسطح بحيث لا تلتصق ببعضها البعض عند المغنطة ، سيتم تعليق الجسيمات المطلية في حامل ، لذلك سيتدفق المحلول المغناطيسي مثل السائل ، بما أنك ستعمل مع الأمونيا والكيروسين ، فقم بإعداد الحامل في منطقة جيدة التهوية ، في الهواء الطلق ، أو تحت غطاء الدخان ، واتبع الخطوات التالية :
- سخن محلول المغنتيت حتى يصل إلى درجة الغليان.
- يتم إضافة 5 ملل من حمض الأوليك، ويتم الحفاظ على الحرارة حتى تتبخر الأمونيا (حوالي ساعة).
- أخرج الخليط من الحرارة واتركه ليبرد ، ليتفاعل حمض الأوليك مع الأمونيا ، لتكوين أوليات الأمونيوم ، وتسمح الحرارة لأيون الزيت بدخول المحلول ، بينما تهرب الأمونيا كغاز (وهذا هو السبب في أنك تحتاج إلى تهوية) ، وعندما يرتبط أيون الزيتون بجزيء مغنتيت ، يتم تحويله إلى حمض الأوليك.
- أضف 100 مل من الكيروسين إلى تعليق المغنتيت المغلف، قم بتحريك المعلق حتى يتم نقل معظم اللون الأسود إلى الكيروسين. المغنتيت وحمض الأوليك غير قابلان للذوبان في الماء، بينما يمكن ذوبان حمض الأوليك في الكيروسين. ستترك الجسيمات المغلفة المحلول المائي لصالح الكيروسين. إذا قمت بتبديل الكيروسين، يجب أن يكون للمذيب نفس الخاصية: القدرة على ذوبان حمض الأوليك، وليس المغنتيت غير المغلف.
- يتم صب وحفظ طبقة الكيروسين، والتخلص من الماء، ويعد أكسيد الحديد الأسود إلى جانب حمض الأوليك والكيروسين من السوائل الحديدية.
5- أشياء لابد من القيام بها سائل الحديد
يتم جذب الفيروفلويد بشدة إلى المغناطيس، ولذلك يجب الحفاظ على حاجز بين السائل والمغناطيس، مثل لوح من الزجاج، وتجنب رش السائل وتعتبر الكيروسين والحديد سامين، لذا لا يجب ابتلاع السوائل الحديدية أو السماح بملامسة الجلد، ولا يجب تحريكه بالإصبع أو اللعب به.
تتضمن بعض الأفكار للأنشطة التي تشمل استخدام فلويد المغناطيس السائل الخاص بك:
1- استخدم مغناطيسًا قويًا لجعل القرش يطفو فوق السوائل الحديدية.
استُخدم المغناطيس لسحب السائل الحديدي إلى الأعلى جوانب الحاوية.
الخطوة الثالثة هي وضع مغناطيس بالقرب من السائل الحديدي لرؤية المسامير ومتابعة خطوط المجال المغناطيسي.
استكشف الأشكال التي يمكنك صنعها باستخدام المغناطيس والحديد السائل، واحرص على الابتعاد عن المغناطيس السائل عند التعامل مع الحرارة أو اللهب، وفي حالة رغبتك في التخلص من الحديد السائل في وقت لاحق، يمكنالتخلص منه بنفس الطريقة التي تتخلص بها من الكيروسين.