Перспетивы расширения использования ферромагнитных жидкостей в технических средствах

№111-1,

технические науки

Ферромагнитные жидкости хорошо известны. Они применяются в различных сферах деятельности человека. Их свойства по своему уникальны. В статье идет речь о перспективах более широкого применения магнитных жидкостей в различных технических средствах.

Похожие материалы

Как известно, прогресс ни когда не стоит на месте. Ежегодно в мире появляются десятки и даже сотни новых изобретений, многие из которых находят свое применение в технике. Однако можем встретить такие изобретения человека, которые в значительной степени опередили развитие технических средств. На наш взгляд к таким изобретениям можно отнести ферромагнитные жидкости. Эти жидкости впервые были получены еще в середине прошлого века, но широкого применения в технике не получили и по сей день. Изучая литературные источники, можем найти целый ряд примеров ее использования — это машиностроительные объекты, автомобильная техника, электронные устройства и даже военная промышленность, но в основном речь идет об отдельных узлах и механизмах, хотя более широкое применение этой технологии в технических средствах могло бы дать значительные результаты.

Ферромагнитная жидкость получила свое название от латинского слова ferrum, то есть «железо» (рис. 1).

Действие магнитного поля на магнитную жидкость
Рисунок 1. Действие магнитного поля на магнитную жидкость

Магнитная жидкость состоит из отдельных частиц магнетита, гематита или другого материала, содержащего железо, размер которых варьируется от 5 до 10 нм. Эти наноразмерные частицы стабилизируются в полярной и неполярной средах с помощью поверхностно-активных веществ, иногда полимеров. Тип стабилизирующего поверхностно-активного вещества может использоваться различный, но наиболее часто мы можем встретить: олеиновую кислоту или полиакриловую кислоту. Поверхностно-активные вещества призваны не дать слипаться частицам магнетита, а также препятствовать образованию тяжелых кластеров частиц магнетита.

Магнитные жидкости макроскопически однородны, не расслаиваются в магнитных и гравитационных полях неограниченное время. Их физико — химические свойства зависят от характеристик приложенного магнитного поля и могут изменяться в широких пределах.

Магнитные жидкости подчиняются законам коллоидной химии, как при наложении магнитного поля, так и без него 1, 2, 3. Диаметр взвешенных частиц магнитной жидкости колеблется от 5 до 20 нм. Магнитные частицы, имеющие размеры менее 5 нм, обладают слабовыраженным магнитным моментом. При наличии в жидкости частиц имеющих диаметр более 20 нм наложение магнитного поля приводит к их коагуляции 3. В зависимости от технологии производства и материала частицы магнитного наполнителя могут иметь различную конфигурацию, физические, химические, магнитные свойства. Для предотвращения агрегатирования частиц, и улучшения химической совместимости с базовой жидкостью магнитные частицы покрывают молекулами поверхностно — активных веществ 3, 4.

Магнитная жидкость состоит из трех основных компонентов: дисперсионной среды, дисперсной фазы и поверхностно — активных веществ. Дисперсионной средой для магнитных жидкостей являются: вода, предельные, ароматические, перфорированные углеводороды и их функциональные производные, минеральные масла, керамические полимеры. Дисперсной фазой в МЖ являются металлы, обладающие ферромагнитными свойствами, ферриты, оксиды двух и трехвалентного железа. В качестве поверхностно — активных веществ используют: спирты, олеиновая и ленолевая кислоты 2.

В техническом плане ферромагнитная жидкость сочетает в себе показатели высокой текучести и хорошие магнитные свойства. По этим двум характеристикам этот тип жидкости в тысячи раз превосходит все другие жидкости. Сочетание именно этих двух свойств и определяет их применение в различных отраслях техники. Ферромагнитная жидкость может найти более широкое распространение в различных электронных устройствах, где есть необходимость надежной защиты деталей от проникновения посторонних частиц или для отвода тепла, в различных герметизирующих устройствах валов машин и станков. Разработке герметизирущих магнитожидкостных устройств посвящено значительное количество научных работ, в которых обоснованы их преимущества перед традиционными уплотнительными устройствами. Также магнитная жидкость может применяться для снижения трения между отдельными деталями в машинах. Таким образом, можем заключить, что в ближайшее время ферромагнитные жидкости получат более широкое применение в технике.

Список литературы

  1. Фертман, В.Е. Магнитные жидкости : справочник / В.Е. Фертман. — Минск : Высшая школа, 1988. — 184 с.
  2. Орлов, Д.В. Магнитные жидкости в машиностроении / Д.В. Орлов, Ю.О. Михалёв, Н.К. Мышкин и др.; под общ. ред. В.В. Подгоркова. — Москва : Машиностроение, 1993. — 272 с.
  3. Шлиомис, М.И. Магнитные жидкости / М.И. Шлиомис. — Москва : 1974. — № 112. — Вып. 3. — С. 427 — 457.
  4. Баштовой В.Г., Берковский Б.М. Термомеханика ферромагнитных жидкостей. — Магнитная гидродинамика, 1973, № 3 — с. 3 — 14.
  5. Максимов В.А., Галимзянов И.З., Хадиев М.В. Магнитожидкостные уплотнения вращающихся валов комрессорных машин. Компрессорное машиностроение. Сер ХМ. — 5, М.: ЦИНТИ Химнефтемаш, 1979. — 17 с.