Магнитные жидкости: ТЕХНОЛОГИЯ
Магнитные жидкости: ТЕХНОЛОГИЯ
Магнитные жидкости (МЖ) представляют собой уникальные системы, сочетающие в себе свойства магнитного материала и жидкости с возможностью управления реологическими, теплофизическими и оптическими характеристиками магнитным полем. Сочетание этих свойств, не встречающееся в известных природных материалах, открыло широкие перспективы для создания технических устройств с магнитной жидкостью в качестве рабочего тела.
Многолетний повышенный интерес к МЖ со стороны теоретиков и экспериментаторов, перспектива их широкого использования привели к тому, что к настоящему времени наука о магнитных жидкостях стала самостоятельной, чрезвычайно интересной и практически полезной областью исследований, находящейся на стыке физической химии коллоидов, физики магнитных явлений и магнитной гидродинамики. По мере изучения всего многообразия физико-химических свойств магнитных жидкостей и поведения МЖ при изменении внешних факторов спектр их практического применения в различных областях науки и техники расширяется, а потребность в стабильных магнитных жидкостях всё больше возрастает.
Что же такое магнитная жидкость? И так ли легко её синтезировать?
Магнитная жидкость представляет собой коллоидную систему однодоменных магнитных частиц (дисперсная фаза), диспергированных в жидкости-носителе (дисперсионная среда). При получении магнитной жидкости необходимо решить несколько задач:
– во-первых, необходимо получить частицы магнетиков размером не более 8 – 15 нм;
– во-вторых, необходимо покрыть частицы дисперсной фазы слоем молекул стабилизатора;
– в-третьих, стабилизатор должен не только предотвращать слипание частиц, но и обеспечивать образование устойчивой коллоидной системы однодоменных магнитных частиц, диспергированных в жидкости-носителе.
На бумаге все выглядит довольно просто, однако, любой химик, когда-либо занимавшийся синтезом магнитных жидкостей, знает, что создать устойчивую магнитную жидкость, которая не только завораживала бы взгляд, поражая своим поведением в магнитном поле, но и выполняла бы свои функции в конкретном устройстве – чрезвычайно сложная задача, если не сказать – проблема. Сложно представить, но для создания магнитных жидкостей необходимо взвесить твердые частицы с плотностью более 5 г/см3 в жидкости-носителе с плотностью 1 г/см3 или менее.
Универсального подхода к синтезу магнитных жидкостей на разных жидкостях-носителях нет. Разработчики магнитных жидкостей во всем мире используют собственные подходы к синтезу. Более того, каждый разработчик использует для синтеза магнитных жидкостей вещества, выпускаемые химической промышленностью той страны, в которой он работает. Эффективность технологий синтеза оценивается по достижению основных физических характеристик: коллоидальная стабильность в течение длительного времени, намагниченность насыщения, вязкость, диапазон рабочих температур. Стабильность свойств магнитной жидкости во времени – основной показатель её качества.
Нашей группе (ПНИЛ ПФГД) удалось разработать и воплотить в жизнь собственные оригинальные технологии синтеза магнитных жидкостей, которые не уступают по своим техническим характеристикам лучшим зарубежным аналогам, а по некоторым характеристикам (намагниченность насыщения, диапазон рабочих температур, срок эксплуатации) и превосходят их. На это потребовалось более 30 лет кропотливой работы.
В настоящее время мы выпускаем магнитные жидкости на основе:
– силоксановых жидкостей;
– углеводородов;
– минеральных углеводородных масел;
– синтетических углеводородных масел;
– фторорганических жидкостей;
– воды и других полярных носителей.
Для синтеза каждого типа магнитных жидкостей мы используем дифференцированный подход. Для достижения необходимого результата меняются технологические параметры синтеза; количество, последовательность и назначение стадий синтеза; специально подбираются комплексные поверхностно-активные вещества и т.д.
Все типы магнитных жидкостей прошли жесточайшие испытания на стендах; их стабильность проверена временем, а качество – работой в конкретных электромеханических устройствах. В зависимости от конкретного предложения мы синтезируем магнитные жидкости с необходимыми техническими характеристиками: намагниченностью насыщения, плотностью, вязкостью, диапазоном рабочих температур.
Перечень областей применения магнитных жидкостей может быть значительно расширен за счет изучения уникальных свойств наших МЖ. Поэтому мы призываем к взаимовыгодному сотрудничеству научно-исследовательские институты, конструкторские бюро, предприятия различных отраслей промышленности, а также всех заинтересованных в изучении и внедрении магнитных жидкостей лиц.
Проблемная научно-исследовательская лаборатория прикладной феррогидродинамики (ПНИЛ ПФГД)
