Как сделать ферромагнитную жидкость

Ферромагнитная жидкость своими руками с картриджем от лазерного принтера

Вы когда-нибудь видели магнитную жидкость? Она похожа на жидкий металл и расшиперивается иголками, если к ней поднести магнит. Здесь вы найдёте инструкцию о том, как в домашних условиях сделать ферромагнитную жидкость своими руками.

Теория такова: современные лазерные принтеры содержат минерал магнетит (Fe3O4). Он нужен для того, чтобы частички краски прилипали к бумаге. Этот минерал реагирует на магнитные поля и таким образом хорошо подойдёт для нашего эксперимента.

Шаг 1: Материалы

Защитные перчатки
Защитная маска
Стеклянный мерный стакан
Картридж (старый) от принтера или копира
Палочка для размешивания
Небольшой контейнер и лист бумаги
Сильный неодимовый магнит

Шаг 2: Соберите тонер

Аккуратно высыпьте тонер из картриджа в стеклянный стакан. Нужно около 50 мл.
Проведите магнитом по НАРУЖНЕЙ ЧАСТИ СТАКАНА, чтобы удостовериться, что тонер имеет магнитные свойства

Будьте аккуратны: тонер относительно безопасен, пока вы не вдыхаете и не пьёте его, но он очень легко распыляется и создаёт много грязи, поэтому оденьте защитные перчатки и маску.

Шаг 3: Добавьте масла

Добавьте две столовые ложки масла.

Шаг 4: размешайте

Размешивайте пока жидкость не станет полностью однородной.

Шаг 5: Реакция на магнит

Вылейте немного жидкости в небольшой контейнер.
Подставьте магнит под нижнюю часть контейнера
Жидкость начнёт расшипериваться!

Если результат не похож на то, что вы видите на фотографии, то, скорее всего проблемы с тонером. Некоторые марки содержат больше или меньше магнитных составляющих. Также можете попробовать добавить еще немного масла, или наоборот, убрать его. Некоторые марки совсем не содержат феррофлюид — тогда вам нужно будет найти другой картридж.

Шаг 6: Магические чернила

Теперь вылейте немного магнитной жидкости на бумагу
Двигайте магнитом под бумагой
У вас появляются «магнитные рисунки»!

Если вы испачкали всё вокруг тонером — используйте пылесос для уборки или смойте холодной водой. Не используйте горячую воду и не натирайте места, испачканные тонером — так вы можете втереть его в поверхность навсегда.

Игорь Самоделов

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Железо танцует

Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей . Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT .

Arduino Nano купить в РФ, aliexpress, aliexpress, искать
Мосфет модуль aliexpress, aliexpress, искать
Потенциометры 10k aliexpress, aliexpress, искать
Микрофонный модуль aliexpress, aliexpress, искать
Электромагнит 65×30 мм ссылкассылка
Гнездо 5.5×2.1 aliexpress, aliexpress, искать

Ферромагнитная жидкость своими руками

Это магнитные частицы (например магнетит – оксид железа), покрытые поверхностно-активным веществом (например олеиновая кислота) и помещённые в жидкость-носитель (например керосин). Частицы имеют размер от 5 до 15 нм, при таком размере они магнитятся, но не намагничиваются, то есть не взаимодействуют между собой и ведут себя как часть жидкости. Стабилизатор препятствует слипанию частиц между собой под воздействием внешнего магнитного поля.

Химикаты

Железо хлорное 6-водное (хлорид железа III), порошок оранжевого цвета. Используется для травления печатных плат, продаётся в любом магазине радиотоваров и на маркетплейсах. Ozon, Чип и Дип.
Железо сернокислое 7-водное (сульфат железа II, железный купорос), порошок светло-зелёного цвета. Испорченный купорос имеет жёлтый цвет, такой не подойдёт. Используется как средство против грибов, продаётся в любом хозяйственном магазине. После вскрытия хранить в герметичной банке. Ozon.
Олеиновая кислота, визуально похожа на подсолнечное масло. Продаётся с разным назначением, лучше брать техническую для пайки. Ozon.
10% нашатырный спирт (аммиачная вода, аммиак водный), продаётся в любом хозмаге и даже в фикс прайсе. Ozon.
Вода, желательно дистиллированная из магазина автозапчастей. Я делал с фильтрованной + кипячёной, разницы не заметил.
Спирт изопропиловый абсолютированный (подойдёт и медицинский). Ozon.
Керосин, желательно осветительный (он чище), искать в хозмагах и на строительном рынке. Всеинструменты, Ozon.
9% уксус (столовый), продаётся в любом продуктовом магазине.

blank

Оборудование

Несколько стеклянных баночек разного размера
Шуруповёрт
Пластиковая мешалка (см. видео ниже)
Фен
Пара шприцов 5-10 мл
Пластиковые ножи или ложки
Точные весы Aliexpress, Aliexpress
Мощный магнит (диаметр около 70 мм). Мирмагнитов, Aliexpress, Aliexpress, Ozon
Может пригодиться сетевой диммер Aliexpress, Aliexpress

blank

Способ #1 (порция 5 г)

Подогреть 300 мл воды до ~70 градусов
Добавить 4 мл уксуса, размешать
Добавить 10 г хлорного железа, размешать
Добавить 6 г сернокислого железа, размешать
Подождать пару минут до полного растворения порошка
При интенсивном перемешивании быстро добавить 100 мл нашатырного спирта
Подождать пару минут для окончания реакции и роста частиц
Поставить на магнит, слить отделившуюся воду
Промыть осадок (залить, размешать, осадить, слить) водой ~4 раза
В отдельную ёмкость налить 20 мл нашатырного спирта
Добавить в нашатырный спирт 1.3 мл олеиновой кислоты при интенсивном помешивании, через иглу шприца
Соединить с чёрным осадком, долить воды до 200 мл, перемешивать в течение нескольких минут
При интенсивном перемешивании тонкой струйкой добавить 20 мл уксуса
Должен выпасть объёмный осадок в виде хлопьев
Собрать на магнит, пару раз промыть водой
3 раза промыть спиртом, каждый раз отжимая осадок на магните
Оставить сушиться под струёй тёплого воздуха, иногда помешивать
Добавить 5 мл керосина

Способ #2 (порция 15 г)

Для проведения процесса понадобится блендер-кувшин с объёмом не менее 1 л и сетевой диммер. У блендера нужно покрыть мешалку лаком, например лаком для ногтей или любым акриловым.

Добавить в кувшин 1 л воды при ~70 градусов
Установить скорость, при которой блендер не создаёт пузыри
Добавить 12 мл уксуса
Добавить 30 г хлорного железа
Добавить 18 г сернокислого железа
Подождать пару минут до полного растворения порошка
Быстро добавить 300 мл нашатырного спирта
Выключить перемешивание, подождать выпадения осадка, слить воду до 700 мл
В отдельную ёмкость налить 60 мл нашатырного спирта
Добавить в нашатырный спирт 4 мл олеиновой кислоты при интенсивном помешивании, через иглу шприца
Добавить в кувшин, разбавив водой
Перемешивать около 10 минут
Тонкой струйкой добавить 130 мл уксуса
Должен резко выпасть осадок, в моём случае он поднялся и образовал густую пену
Собрать пену ложкой в другую ёмкость
3 раза промыть спиртом, каждый раз отжимая осадок на магните
Оставить сушиться под струёй тёплого воздуха, иногда помешивать
Добавить 15 мл керосина

Добавление в ёмкость

Ёмкость обязательно должна быть стеклянной
Поверхность внутри должна быть ровной, без царапин и прочих дефектов
Ёмкость должна быть очень чистой внутри
- Тщательно мыть с мылом, мочалкой и добавлением нашатырного спирта
- Прополоскать нашатырным спиртом
- Прополоскать раствором 2 г гидроксида натрия в 20 мл перекиси водорода (не обязательно)
- Прополоскать горячим дистиллятом
- Воду можно нагреть до 40-50 градусов для ускорения растворения соли
Примечания
- Промывка водой необязательна, см. второй способ
- Уксус (во второй раз) нужно добавлять до тех пор, пока не будет нейтрализован весь нашатырный спирт (пропадёт характерный запах, а индикаторная полоска покажет pH 7). Во втором способе мы сливаем до 700 мл для того, чтобы уменьшить объём свободного аммиака и уменьшить количество добавляемого позже уксуса.
- Добавлять керосина можно больше, чем указано. Магнитная жидкость станет менее концентрированной.
Как сделать ферромагнитную жидкость дома?

Прошло 52 года с тех пор, как сотрудник NASA Стив Папелл изобрел ферромагнитную жидкость. Он решал вполне определенную задачу: как в условиях невесомости заставить жидкость в топливном баке ракеты подходить к отверстию, из которого насос перекачивал топливо в камеру сгорания. Тогда-то Папелл и придумал нетривиальное решение — добавлять в топливо какую-нибудь магнитную субстанцию, чтобы с помощью внешнего магнита управлять перемещением топлива в баке. Так на свет появилась ферромагнитная жидкость.

В качестве магнитного вещества Папелл использовал магнетит (Fe₃O₄), который по специальной технологии размельчал (перетирал в смеси с олеиновой кислотой) в течение многих дней. Получалась устойчивая коллоидная суспензия, в которой стабильно существовали крошечные частички магнетита размером 0,1—0,2 микрона. Олеиновая кислота в этой системе играла роль модификатора поверхности, который не давал частицам магнетита слипаться. Патент С.Папелла US 3215572 A (Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles) открыт, и его можно посмотреть в Интернете. Классический состав ферромагнитной жидкости — 5% (по объему) магнитных частиц, 10% модификатора поверхности (олеиновая, лимонная или полиакриловая кислоты и др.). Остальное — органический растворитель, включая жидкие масла.

Интерес к магнитным жидкостям оживился в последние годы, и сегодня они нашли уже множество применений. Если нанести такую жидкость на неодимовый магнит, то магнит будет скользить по поверхности с минимальным сопротивлением, то есть трение резко уменьшится. На основе ферромагнитной жидкости в США делают радиопоглощающие покрытия на самолеты. А создатели знаменитого Ferrari используют магнитореологическую жидкость в подвеске автомобиля: манипулируя магнитом, водитель может сделать подвеску в любой момент более жесткой или более мягкой. И это лишь несколько примеров.

Магнитная жидкость — удивительный материал. Стоит поместить ее в магнитное поле, как разрозненные магнитные частицы объединяются и выстраиваются вдоль силовых линий поля, превращаясь во вполне твердое вещество. Сегодня фокусы с магнитной жидкостью, которая при соприкосновении с магнитом превращается в безупречных с точки зрения симметрии ежиков или кактусы, показывают на многих развлекательных шоу. Конечно, ферромагнитную жидкость можно купить, но ведь гораздо интереснее сделать самому.

Мы писали о том, как получить самозатвердевающую магнитную жидкость, которая позволит рассмотреть структуры, образованные магнитными частицами, под микроскопом («Химия и жизнь», 2015, №11).А вот еще один рецепт самодельной ферромагнитной жидкости. Возьмите 50 мл тонера для лазерного принтера. Этот порошок не менее чем на 40% состоит из магнетита, размер частиц которого — 10 нанометров и меньше. В тонере также обязательно присутствует модификатор поверхности, чтобы наночастицы не слипались. К 50 мл тонера добавьте 30 мл растительного масла (две столовые ложки) и тщательно перемешайте, не жалея на этот процесс времени. Получится черная однородная жидкость, похожая на сметану. А теперь налейте ее в плоскую стеклянную емкость с бортиками, чтобы толщина слоя была не меньше сантиметра. Поднесите магнит под донышко емкости, и в этом месте в жидкости сразу же возникнет жесткий ежик. С помощью магнита его можно перемещать. Если же вы поднесете магнит к поверхности жидкости или сбоку, то жидкость буквально выскочит навстречу магниту, так что будьте осторожны. Чтобы избежать этой неприятности, можно поместить магнитную жидкость в небольшую стеклянную коническую колбу, заполнив ее наполовину или чуть меньше. Наклоните колбу, чтобы образовался слой жидкости вдоль ее стенки, и поднесите магнит к стеклу.

Успех зависит от силы магнита (неодимовый магнит небольшого размера можно купить в магазинах) и качества тонера. В последнем случае надо быть уверенным, что он содержит магнитный порошок.
Похожие публикации: