Магнитная жидкость

Люди давно пытались получить магнитные жидкости путем взбалтывания тонких порошков из ферромагнитного материала в воде, масле и других жидкостях. Но такая магнитная жидкость распадалась, и порошок оседал: слишком крупным и тяжелым он был. Только в 60-х гг. XX в. порошок феррита был настолько хорошо размолот, что, будучи засыпан в смесь керосина и олеиновой кислоты, перестал осаждаться. Человечество получило жидкий магнит!

Оказалось, что магнитная жидкость обладает новыми, очень интересными свойствами

В чем же тут дело? Оказывается, частички порошка были уже настолько малы, что тепловое (броуновское) движение молекул не давало им осесть, и получился коллоидный раствор, который известен нам, например, как яичный белок и канцелярский клей.

Оказалось, что магнитная жидкость обладает новыми, очень интересными свойствами. Прежде всего, магнитная жидкость – это не ферромагнетик, а сильнейший парамагнетик. Если налить магнитную жидкость в стакан и снизу поднести магнит, то она образует совершенно неправдоподобную для жидкостей пучность – бугор, почти твердый на ощупь. Если поднести магнит сбоку, то жидкость полезет на стенку и может подняться за магнитом как угодно высоко. Если ее разлить по поверхности воды, то опущенным в воду магнитом можно быстро собрать ее на полюсе магнита. Плохо, если это постоянный магнит, не так-то просто будет "оторвать" цепкую жидкость от магнита. Кажется, что это хитро поставленный фокус.

Где можно использовать магнитную жидкость? Сейчас для нее придумали множество полезных применений: для уплотнения валов и поршней, для "вечной" смазки, для сбора нефти, разлитой на воде, для обогащения полезных ископаемых, для лечения и диагностики многих болезней и т. д.

Поговорим о наиболее интересных и перспективных для техники применениях магнитной жидкости. Наиболее широко магнитная жидкость применяется для герметизации зазоров между движущимися частями машин. Чаще всего нужно уплотнять вращающиеся валы. Когда вал ферромагнитный (например, стальной), то на вал с зазором надевают кольцевой магнит с двумя шайбочками, в зазоры которых с валом – в один или оба – заливается магнитная жидкость. Она тут же устремляется в щель, где напряженность магнитного поля максимальна, и застывает там густой студневидной массой.

Магнитная жидкость, особенно масляная, может успешно использоваться в качестве "вечной" смазки, заполняя ею подшипники как скольжения, так и качения, даже редукторы и коробки передач, удерживая ее в необходимом месте магнитами.

Возникает вопрос: а может ли магнитная жидкость, в которой находится взвесь магнитных частиц, быть смазкой? Не будет ли она играть роль наждачного порошка? Оказалось, что нет, и это доказано многочисленными опытами. Размеры частичек так малы, что они никак не влияют на чистоту поверхности трущихся деталей.

Магнитная жидкость может играть роль не только смазки, но и самого подшипника. Если при вращении вала привести ее в быстрое вращение с помощью специальных насечек на поверхности вала, то в ней всплывут даже тяжело нагруженные валы. Такие подшипники называются магнитогидродинамическими.

Магнитная жидкость обладает еще одним удивительным, поистине уникальным свойством. В ней, как и в любой жидкости, плавают тела менее плотные и тонут тела более плотные, чем она сама. Но если приложить к ней магнитное поле, то утонувшие тела начинают всплывать. Причем чем сильнее поле, тем более тяжелые тела поднимаются на поверхность. Прикладывая различное по напряженности магнитное поле, можно заставлять всплывать тела с какой-то заданной плотностью. Это свойство магнитной жидкости применяют сейчас для обогащения руды.

Применяется магнитная жидкость и для сбора различных нефтепродуктов на поверхности морей, океанов, озер. На разлившееся пятно с вертолета разбрызгивают небольшое количество магнитной жидкости, которая быстро растворяется в нефтяном пятне, затем в воду погружают сильные магниты, и пятно начинает стягиваться в точку, здесь же его откачивают насосы.

А какой простор магнитным жидкостям в медицине! Представим себе, что каким-нибудь лекарством надо лечить определенную часть тела, не затрагивая всего остального организма. Например, нужно, чтобы оно сосредоточилось в каком-либо органе человека, а кровь разносит его по всему телу. Замешав лекарство на магнитной жидкости, его вводят в кровь, а затем возле больного места устанавливают магнит. Естественно, магнитная жидкость, а вместе с нею и лекарство вскоре соберутся возле магнита и будут действовать только на заболевшую часть тела.

Инструменты