Как сделать металлическую жидкость

Обновлено: 08.01.2025

Ферромагнитная жидкость - получение в лаборатории

Ферромагнитные жидкости — это жидкости, которые обладают магнитными свойствами и вязкость которых существенно зависит от внешнего магнитного поля.

Допустим, что мельчайшие частицы ферромагнитного вещества смешаны с немагнитной жидкостью и образуют суспензию. Вязкость суспензии такого типа будет зависеть от напряженности приложенного магнитного поля.

Жидкий магнит или ферромагнитная жидкость представляет собой коллоидную смесь (нечто среднее между раствором и суспензией) магнитных частиц диаметром около 10 нм в жидком носителе.

В отсутствие внешнего магнитного поля жидкость немагнитна, так как изначальная ориентация частиц магнетита в ней хаотична. Однако стоит приложить внешнее магнитное поле (например поднести магнит), как магнитные моменты частиц совпадут с линиями внешнего магнитного поля. Когда внешнее магнитное поле убирается, частицы возвращаются к случайному расположению.

Данные явления демонстрируют то, как жидкость меняет свою плотность в зависимости от величины индукции внешнего магнитного поля. Это и делает ее способной формировать фантастические формы.

Жидкий носитель ферромагнитной жидкости содержит поверхностно-активное вещество (ПАВ), необходимое для предотвращения слипания мелких частиц друг с другом. Ферромагнитная жидкость может образовывать взвесь в воде или в органической жидкости. Единица объема типичной ферромагнитной жидкости содержит примерно 5% твердых магнитных частиц, 10% поверхностно-активного вещества и 85% жидкого носителя.

В одном из типов ферромагнитной жидкости, которую можно изготовить самостоятельно, имея соответствующую квалификацию и немалый опыт работы в химической лаборатории, в качестве магнитных частиц используется магнетит, в качестве поверхностно-активного вещества - олеиновая кислота, а в качестве жидкого носителя — керосин, необходимый для придания составу состояния суспензии.

ВНИМАНИЕ, ПРИ САМОСТОЯТЕЛЬНОМ ИЗГОТОВЛЕНИИ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ ВСЕ РАБОТЫ ДОПУСКАЕТСЯ ПРОВОДИТЬ ТОЛЬКО НА ОТКРЫТОМ ВОЗДУХЕ ИЛИ В ХОРОШО ПРОВЕТРИВАЕМОМ ПОМЕЩЕНИИ, С СОБЛЮДЕНИЕМ ЗАЩИТНЫХ МЕР!

В принципе готовую ферромагнитную жидкость можно найти в высококачественных динамиках, в лазерных головках некоторых CD и DVD – проигрывателей. Такие жидкие магниты используются в уплотнениях, где требуется низкий коэффициент трения вала двигателя.

Можно просто разобрать ненужный дисковод или вскрыть динамик чтобы добраться до жидкого магнита, но совсем нетрудно сделать собственную ферромагнитную жидкость, если иметь соответствующую квалификацию, все делать последовательно, правильно, и соблюдать при этом необходимые меры безопасности.

Проблема в том, что в процессе приготовления ферромагнитной жидкости используются легковоспламеняющиеся вещества и выделяется ТЕПЛО и ТОКСИЧНЫЕ пары. Необходимо использовать средства индивидуальной защиты органов зрения, дыхания, средства защиты кожи, обеспечить надежную и эффективную вентиляцию, и главное — иметь опыт работы в химической лаборатории.

Кроме того ферромагнитная жидкость может сильно испачкать кожу и одежду, нанести вред вашим детям и животным. Если произойдет случайное проглатывание, то возникнет необходимость экстренного обращения в токсикологический центр. Есть риск отравления железом, к тому же носитель — керосин, легко воспламеняем.

Вариант получения ферромагнитной жидкости в лаборатории

В подходящих лабораторных условиях, потребуются следующие материалы:

аммиак бытовой; олеиновая кислота (продается в некоторых аптеках, магазинах товаров для рукоделия и здорового питания);

средство для травления печатных плат (раствор хлорида железа, доступный в магазинах электроники).

Можно приготовить раствор хлорида железа или железа, либо использовать порошок магнетита или магнитного гематита (магнитный гематит - недорогой минерал, используемый в ювелирных изделиях). Также понадобится стальная вата, дистиллированная вода, магнит, керосин, источник тепла, 2 мерных стакана, пластиковый шприц или медицинский стакан (чтобы отмерить 10 мл), фильтровальная бумага или кофейные фильтры.

Олеиновую кислоту и керосин можно заменить, однако замена химикатов приведет к изменению в некоторой степени характеристик ферромагнитной жидкости. Можно попробовать другие поверхностно-активные вещества и другие органические растворители, однако поверхностно-активное вещество должно быть растворимо в растворителе.

Магнитные частицы жидкости состоят из магнетита. Если вы не начинаете с магнетита, то необходимо будет его приготовить. Это достигается реакцией восстановления хлорида железа (FeCl3 — ТОКСИЧЕН!) в растворе как при травлении печатных плат, до хлорида железа (FeCl2 — ЯД!). Затем хлорид железа будет подвергнут реакции с образованием магнетита.

В стеклянную чашку наливают 10 мл раствора для травления печатных плат и 10 мл дистиллированной воды. Добавляют кусок стальной ваты. Перемешивают жидкость до изменения цвета на ярко-зеленый (зеленый — это FeCl2 – ЯД!). Жидкость отфильтровывают через фильтровальную бумагу или кофейный фильтр. Жидкость сохраняют, фильтр — выбрасывают.

Для осаждения магнетита из раствора добавляют 20 мл травителя для печатных плат (FeCl3 — ТОКСИЧЕН!) в зеленый раствор (FeCl2 – ЯД!). Далее добавляют 150 мл нашатырного спирта. Магнетит Fe3O4 выпадет в осадок из раствора — это то, что и нужно было получить.

Далее магнитные частицы необходимо покрыть поверхностно-активным веществом, чтобы они не слипались друг с другом при намагничивании. Покрытые частицы будут суспендированы в носителе, поэтому магнитный раствор будет течь как жидкость.

Для работы с аммиаком (ТОКСИЧЕН, ЯДОВИТ!) и керосином (ВОСПЛАМЕНЯЕМ!), носитель следует готовить на открытом воздухе или в хорошо вентилируемой лаборатории.

Раствор магнетита нагревают чуть ниже точки кипения. Добавляют 5 мл олеиновой кислоты. Поддерживают огонь до тех пор, пока аммиак не испарится (примерно час). Снимают с огня, дают остыть.

Олеиновая кислота реагирует с аммиаком с образованием олеата аммония. Тепло позволяет олеат-иону проникнуть в раствор, а аммиак улетучивается в виде газа (поэтому и необходима вентиляция). Когда олеат-ион связывается с частицей магнетита, он снова превращается в олеиновую кислоту.

К суспензии магнетита добавляют 100 мл керосина. Суспензию перемешивают до тех пор, пока большая часть черного цвета не перейдет в керосин. Магнетит и олеиновая кислота нерастворимы в воде, а олеиновая кислота растворима в керосине. Покрытые частицы покидают воду, переходят в керосин. Далее сливают и сохраняют слой керосина, сливают воду.

Магнетит плюс олеиновая кислота плюс керосин — это и есть ферромагнитная жидкость. Ферромагнитная жидкость очень сильно притягивается к магниту, поэтому при экспериментах между жидкостью и магнитом принято располагать барьер, например лист стекла.

Избегайте разбрызгивания жидкости. И керосин и железо ТОКСИЧНЫ, поэтому не допускайте попадания жидкости на кожу и тем более — в рот. Не перемешивайте жидкость пальцами, не трогайте ее голыми руками.

Храните жидкий магнит вдали от детей, источников тепла и пламени. Если вам в какой-то момент потребуется утилизировать ферромагнитную жидкость, утилизируйте ее так же, как утилизируют керосин.

Профессиональное развитие начинается здесь: Телеграмм канал Домашняя электрика

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.

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

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

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

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.

Как зачернить металл в домашних условиях – воронение стали своими руками

Чернение (воронение) стали не только защищает ее от ржавчины, но делает ее вид более презентабельным. Можно зачернить оружие и другие металлические изделия в домашних условиях с помощью холодного воронения или раствора лимонной кислоты, мы рассмотрим как заворонить металл маслом своими руками.

Ацетон.
Чистая ветошь.
Машинное масло.
Плоскогубцы.
Горелка.
Плотные перчатки, костюм сварщика и защитные очки.
Огнетушитель (на всякий пожарный случай).
Металлическая или стеклянная емкость (которую вам не жалко испортить).
Открытое пространство, достаточное для проведения работ.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Работы необходимо проводить на открытом воздухе, вдали от легковоспламеняющихся материалов. При работе возможен разлив и возгорание.

Шаг 1: Подготавливаем материалы

С помощью ацетона и чистой ветоши, удалите грязь и ржавчину с металла. Для придания потертости, воспользуйтесь стальной губкой. Вы должны выполнять эту работу в перчатках, а если их нет, то после окончания операции, тщательно вымойте руки с мылом.

Шаг 2: Окунаем, нагреваем, окунаем, нагреваем…

Процесс чернения должен быть понятен вам из фотографий.

Подготовьте рабочее место: разложите ветошь, инструмент.
Наденьте средства защиты, подготовьте огнетушитель.
Налейте машинное масло в емкость. Масла должно быть столько, чтобы детали могли полностью в него погружаться.
Подожгите горелку и отрегулируйте спокойное горение пламени.
Полностью погрузите деталь в жидкость, а затем достаньте ее плоскогубцами.
Обжигайте, медленно перемещая ее над пламенем, чтобы масло равномерно выгорало с ее поверхности. Масло на детали воспламенится, но по прошествии времени сгорит и потухнет. Будьте внимательны! Во время обжига, масло будет капать на горелку и рядом с ней и может воспламениться!
Когда жидкость выгорит, и стальная деталь раскалится до красна, окуните ее снова в емкость с маслом.
Вновь извлеките деталь с помощью плоскогубцев. Каждый раз, доставая ее, берите плоскогубцами за разные края, иначе, если все время держать деталь за одно и то же место, то там останется светлое, не черненное пятно.
Чтобы достичь желаемого результата, повторите данный процесс от двух до трех раз для каждой детали.
Выложите готовые детали на ветошь и дайте им остыть.
Затем протрите их чистой сухой тряпкой.

Все готово! Можете использовать вороненый металл по назначению!

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

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.

Читайте также: