Manyetik akışkanlarınızı tanıyın

Kritik elektroniklerden güzel sanatlara kadar manyetik akışkanlar yüzlerce süreç, cihaz ve üründe önemli bir rol oynamaktadır. Ferrofluidler olarak bilinen bu şaşırtıcı sıvılar, milyonlarca nano ve hatta mikro ölçekli manyetit veya demir içeren bileşik parçacıkları içerir.

Tipik ferrosıvı, bir yüzey aktif madde içinde süspanse edilmiş manyetik katılar içerir. Manyetik parçacıklar sıvı boyunca eşit şekilde dağılır ve bu benzersiz dağılım, bu sıvıları özel kılar. Bunlara koloidal süspansiyon denir; bu, ferroakışkanların maddenin birden fazla durumuna (bu durumda katı metal ve sıvı taşıyıcı sıvı) sahip olduğu anlamına gelir.

The Big Bang Theory'yi izlediyseniz, hoparlör üzerinde katı halde dans eden kolloidal bir süspansiyonun, yalnızca hoparlör kapatıldığında sıvıya dönüştüğünü görmüş olabilirsiniz. Ferrofluidler olarak maddenin iki durumuna sahip olmak, bu eşsiz bileşikleri contalar ve yağlayıcılar olarak faydalı kılmaktadır ve mevcut araştırma eğilimleri, ferrofluidlerin nanoteknolojide kullanılabileceğini öne sürmektedir.

Tüm ferroakışkanlar teknolojinin gelişimi için güçlü araçlar olsa da, ferroakışkanın en ilginç alt kümelerinden biri manyetoreolojik sıvılar veya MRF'lerdir. Bu akışkanlar manyetik alan varlığında katılaşır ve bu şaşırtıcı süspansiyonların, kişinin sık sık sıvı ve katı arasında geçiş yapmasının gerekebileceği her durumda kullanılması olasılığını açar. Ferrofluidler ve MRF'lere yönelik yüzlerce uygulamadan sadece birkaçı:

Elektronik aletler

Bilgisayarınızı açtığınız andan kapatana kadar, bilgisayarın sabit disk sürücüsü 4.200 RPM'den şaşırtıcı bir 7.500 RPM'ye kadar herhangi bir yerde dönüyor. Bu tahrikli eğirme işlemini sürdürmek, yalnızca olağanüstü yağlayıcıların kullanımıyla mümkün olan hassas tasarım ve dayanıklılık gerektirir. Ferro-sıvı, mıknatıs ile sabit sürücünün şaftı arasındaki mikron genişliğindeki boşluğa yerleştirildiğinde, döküntülerin sabit sürücüye girmesini önleyen bir bariyer oluştururken aynı zamanda sürücünün dönebileceği yapışkan bir zar sağlar.

Isı transferi

Karmaşık makinelerde, metali zayıflatabilen, elektronik bileşenleri bozabilen ve hayati önem taşıyan yağlayıcıları ve contaları parçalayabilen aşırı ısıdan daha fazla hasara neden olan çok az faktör vardır. Ferrofluidlere harici bir manyetik alan uygulandığında, akışkanlar termomanyetik konveksiyon için bir kanal haline gelir ve ısıyı mıknatıslanmış parçacıkların akışı yoluyla uzaklaştırır.

Bu parçacıklar çok küçük olduğundan (yine nano ve hatta mikro ölçekte), ferroakışkanlar minyatür ve mikro ölçekli cihazlarda ve hatta azaltılmış yerçekimi koşullarında ideal ısı transfer sistemleri oluşturur.

Diğer soğutma yöntemleri, havayı hareket ettirmek için fanların veya sıvıyı sirküle etmek için pompaların varlığını gerektirdiğinde, ferrosıvılar pasif manyetik kuvvetler üzerinde hareket eder, bu da sistemin ek güce ihtiyaç duymadan soğuması anlamına gelir.

Malzeme bilimi

Fizik öncüsü Francis Bitter, İngiliz Donanmasını II. Dünya Savaşı sırasında yeni bir tür gemi karşıtı mayından kurtarmanın yanı sıra, ferromanyetik malzemelerin yüzeyindeki manyetik alan yapılarının ferrosıvılar kullanılarak görüntülenebileceği bir teknik geliştirdi.

Analitik enstrümantasyon

Bir ferroakışkandaki her demirli malzeme tanesi ışığı yansıtarak ferroakışkanlara özel kırılma özellikleri kazandırır. Her bir tanecik bir mikromıknatıstır ve bir helyum-neon lazeri, bir polarizör ve bir analizör ile birlikte kullanıldığında ferrosıvılar, sıvıların spesifik viskozitesinin ölçülmesinde kritik bileşenlerdir.

Optik

Dünya tabanlı teleskoplarla ilgili zorluklardan biri aynalara duyulan gereksinimdir. Ayna şekillendirilip parlatıldıktan sonra aynanın bazı özellikleri (odak uzaklığı, alan derinliği ve diğerleri) ayarlanır, böylece teleskopun belirli çalışma alanlarındaki kullanımı sınırlanır. Bununla birlikte, araştırmacılar şu anda tamamen uyarlanabilir optiklere sahip dünya tabanlı teleskoplar oluşturmak için şekil değiştiren manyetik aynalar oluşturma çabasıyla ferroakışkanları uyarlıyorlar.

Sanat

Bilimin olduğu yerde sanat asla geride kalmaz. Bu, sanatçıların ve müzelerin bu bileşikler ve bunların dikkat çekici özellikleri için yeni ve heyecan verici kullanımlar bulduğu ferrosıvılar için de geçerlidir. Çeşme gösterilerinden müzik videolarına kadar, ferrosıvılar sanatta yerini alıyor. Buradakiler sadece birkaç örnek:

• - Sachiko kodama – ferrofluid sanatçısı
• - Pendulum - "Suluboya" müzik videolarına ferrosıvıları dahil eden Avustralyalı elektronik rock grubu
• - Martin Frey - SnOil (2005), metni görüntülemek ve oyunları çalıştırmak için elektromıknatısları kullanan piksel tabanlı bir ferrosıvı ekran
• - CZFerro – Ferrofluidleri benzersiz süspansiyon çözümlerinde kullanan bir Amerikan sanat stüdyosu.

Çeşitli uygulamalar için çekici bir malzeme

Güneş sisteminin en uzak noktalarından bilgisayarınızın içindeki en küçük alanlara kadar en büyük helikopterlerden en küçük mikro makinelere kadar yeniliği güçlendiren ferrosıvılar oradadır.