فروسیال

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
فروفلوئید روی شیشه.(یک آهنربا زیر شیشه قرار گرفته‌است.)
جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ فروسیال موجود است.

فِروسیال[۱] یا فِروفلوئید (ترکیبی از دو واژهٔ فرومغناطیس و فِلوئید به معنای شاره یا سیال) یا محلول مغناطیسی شاره‌ای است که در حضور یک میدان مغناطیسی به شدت مغناطیده می‌شود.

فروسیال مخلوطی کلوئیدی، متشکل از ذرات فرومغناطیسی در ابعاد نانو و یا ذرات فرومغناطیسی به صورت معلق در یک مایع حامل (معمولاً یک حلال آلی یا آب) است. هر ذره کوچک کاملاً پوشیده از سورفاکتانت است تا مانع لخته شدن شود. زمانی که این مایع در میدان مغناطیسی قوی قرار می‌گیرد، ذرات فرومغناطیسی لخته‌های بزرگی را تشکیل می‌دهند و به این صورت می‌توان ذرات فرومغناطیسی بزرگ را از مخلوط کلوئیدی همگن جدا کرد. جاذبه مغناطیسی بین نانوذرات به اندازه‌ای ضعیف است که نیروی نیروی واندروالسی سورفاکتانت برای جلوگیری از توده‌ای شدن یا لخته شدن کفایت می‌کند.

فروسیال معمولاً[۲]زمانی که در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار نگرفته‌است، خاصیت مغناطیسی خود را حفظ نمی‌کند و به همین دلیل در هنگام طبقه‌بندی، به جای گروه فِرومغناطیس‌ها در گروه ابرپارامغناطیسها ((به انگلیسی: Superparamagnet)) قرار می‌گیرند. تفاوت بین فروسیال‌ها و مایعات مغناطیسی یا همان مایع‌های MR اندازه ذرات آن‌هاست.

ذرات موجود در فروسیال‌ها عمدتاً ذراتِ نانو هستند که با حرکت بروانی در مایع معلق می‌باشند و به طور کلی در شرایط معمولی ته‌نشین نمی‌شوند. در حالی که ذرات تشکیل دهندهٔ مایعات مغناطیسی عمدتاً در مقیاس میکرومتر هستند که برای معلق ماندن با حرکت براونی بسیار سنگینند، و به مرور زمان به دلیل تفاوت چگالی ذاتی بین ذرات تشکیل دهنده و سیال حامل، ته نشین می‌شوند. از این رو ماده‌های فروسیال و مایعات مغناطیسی کاربردهای متفاوتی دارند.

ویژگی‌ها[ویرایش]

ناپایداری در میدان عمودی[ویرایش]

تصویر ماکرو از فروفلوئید در یک میدان مغناطیسی

وقتی این شاره در یک میدان مغناطیسی عمودی قوی (با مقادیر خاصی) قرار می‌گیرد، سطح آن به شکل منظمی از قله‌ها و دره‌ها در می‌آید. این پدیده به ناپایداری میدان عمودی ((به انگلیسی: Normal-field instabilit)) معروف است. این ناپایداری توسط میدان مغناطیسی حفط می‌شود و می‌توان نشان داد که در این حالت قرارگیری سطح مایع، انرژی کل آن کمینه است.[۳]

هنگام قرارگیری در این حالت، انرژی ناشی از کشش سطحی و نیز انرژی پتانسیل گرانشی سامانه افزایش می‌یابند، امابازای یک شدت بحرانیِ میدان اعمال شده، کاهش انرژی مغناطیسی بر افزایش انرژی‌های گرانشی و ناشی از کشش سطحی غلبه می‌کند و انرژی کل سامانه کمینه می‌گردد.[۴]

ناپایداری میدان عمودی هنگام قرارگیری در میدان مغناطیسی.مغناطیس نئودیمیم در زیر آن قرارگرفته‌است.

کاربردها[ویرایش]

  • در ساخت برخی ابزارهای الکترونیکی:در ساخت دیسک سخت کاربرد دارند.
  • در مهندسی مکانیک: فروسیال‌ها خاصیت کاهش اصطکاک دارند و در شرایط خاصی می‌توانند به عنوان روان‌کننده استفاده شوند. همچنین ویژگی‌های انتقال حرارت آن‌ها هنگام قرارگیری در شرایط خاص کاربردهایی دارد.
  • در پزشکی: در تشخیص بیماری‌هایی نظیر سرطان با استفاده از ام‌آرآی کاربرد دارد.

جستارهای وابسته[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  • مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Ferrofluid»، ویکی‌پدیای ، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۹ اسفند ۱۳۹۱).

پانویس[ویرایش]

  1. http://journals.ut.ac.ir/page/article-frame.html?articleId=886631
  2. T. Albrechtخطای عبارت: نویسه نقطه‌گذاری شناخته نشده «�» (1997). "First observation of ferromagnetism and ferromagnetic domains in a liquid metal (abstract)". Applied Physics a Materials Science & Processing (Applied Physics A: Materials Science & Processing) 65 (2): 215. Bibcode 1997ApPhA..65..215A. DOI:10.1007/s003390050569. 
  3. Andelman & Rosensweig, pp. 20–21.
  4. Andelman & Rosensweig p. 21