Kysymyksiä ferrofluidista – UKK

Sisällysluettelo

Mitä on ferrofluidi?

Ferrofluidi on musta, ferromagneettinen neste, joka reagoi voimakkaasti magneettikenttiin. Magneettikentän voimakkuuden ja etäisyyden mukaan ferrofluidiin muodostuu kiehtovia kuvioita ja useita tasaisesti jakautuvia piikkejä (ns. ferrofluidi-siili). Markkinoilla on erilaisia ferrofluideja: öljypohjaisia ja fossiilisiin polttoaineisiin perustuvia ferrofluideja. Valikoimamme ferrofluidi koostuu öljystä kantaja-aineena sekä hyvin monista ferromagneettisista hiukkasista (magnetiitti, rauta tai koboltti). Näiden partikkelien halkaisija on vain muutamia nanometrejä. Tämä tekee siitä erityisen kiehtovan, sillä nanometri on miljoonasosa millimetristä eli 0,000001 mm!

Muita mielenkiintoisia ominaisuuksia:

Käyttölämpötila: -20 °C – noin 130 °C
Kiehumispiste: > 250 °C
Syttymispiste: 180 °C
Jäätymispiste: -50 °C

Osta ferrofluidi

Kuinka ferrofluidi toimii?

Musta neste kätkee sisäänsä enemmän kuin ensisilmäyksellä voisi arvata. Ferrofluidin tunnusomaiset piikit syntyvät monimutkaisen voimien yhteisvaikutuksen seurauksena.

Yritämme selittää asian yksinkertaistetusti: Jotta rautahiukkaset pysyisivät nesteessä vapaasti leijumassa eivätkä laskeutuisi pohjalle, liuokseen lisätään tiettyä ainetta, niin sanottua tensidiä. Tensidi ympäröi rautahiukkaset. Ilman tensidiä rautahiukkaset takertuisivat toisiinsa. Lisäksi tensidi pitää hiukkaset ja öljyn yhdessä. Ferrofluidi on viskoosi aine; se on paksumpaa kuin monet muut nesteet. Kun magneetti tuodaan ferrofluidin lähelle, viskositeetti estää rautahiukkasia irtoamasta kantonesteestä. Toisaalta magneettikenttä vetää rautahiukkasia puoleensa, toisaalta tensidi vetää hiukkasia takaisin viskoosiin kantonesteeseen. Koska magneetti vetää rautahiukkasia toistuvasti puoleensa, muodostuvat tunnusomaiset piikit.

Miksi ferrofluid kehitettiin?

Ferrofluidin kehitti 1960-luvulla NASA:n tutkija Steve Papell. Steve Papell etsi ratkaisua siihen, miten rakettien nestemäinen polttoaine saataisiin avaruudessa vallitsevassa painottomuudessa johdettua moottorin polttoainepumppuun. Tästä syntyi ajatus kehittää ferrofluidinen polttoaine, jonka magneetin avulla voisi ohjata pumppuun. Ferrofluid ei kuitenkaan lopulta vakiintunut tähän käyttötarkoitukseen.

Mihin ferrofluidia käytetään?

Ferrofluid sopii erinomaisesti kokeisiin ja magneettisuuden havainnollistamiseen. Siksi tätä ferromagneettista nestettä käytetään usein kouluissa fysiikan opetuksessa, jotta magneettisuuden ilmiöitä voidaan esittää havainnollisemmin. Myös tekniikassa ferrofluidia käytetään paljon, esimerkiksi kaiuttimissa, sekä teollisuudessa ja lääketieteellisessä tekniikassa.

Huomio: Valikoimamme ferrofluid ei sovellu käytettäväksi diskanttikaiuttimissa eikä kaiuttimissa, sillä tämä ferrofluid kuivuu nopeasti ilmassa. Tämä vahingoittaa kaiuttimia ja tekee niistä käyttökelvottomia. Ferrofluidimme soveltuu ainoastaan esittely- ja kokeilutarkoituksiin.

Kuinka kauan ferrofluidi säilyy?

Ferrofluidi voi ajan myötä kuivua. Sen säilyvyys riippuu useista tekijöistä. Ferrofluidimme kantaja-aine, M-FER-10, haihtuu, jos neste on liian pitkään kosketuksissa ilman kanssa. Tämä prosessi on voimakkaasti lämpötilariippuvainen. Huoneenlämmössä konsentraatio muuttuu yleensä muutamassa kuukaudessa. Tämä vaikuttaa rautahiukkasten jakautumiseen kantaja-aineessa ja johtaa osittaiseen sedimentaatioon eli rautahiukkasten laskeutumiseen. Jos ferrofluidi säilytetään tiiviissä lasiastiassa, se voi kuitenkin säilyä jopa kymmenen vuotta.

Säilytä ferrofluid tiiviissä lasisäiliössä.

Onko ferrofluidi myrkyllistä?

Ferrofluidi perustuu hiilivetyihin. Sen koostumus on samanlainen kuin moottoriöljyssä. Ferrofluidi ei siis ole vaarallista, mutta sitä ei tule niellä eikä hengittää. Lisäksi se voi aiheuttaa voimakasta silmien ärsytystä. Käytä ferrofluidia käsitellessäsi aina suojavaatteita, suojakäsineitä ja suojalaseja. Valikoimamme ferrofluidista ei haihdu myrkyllisiä höyryjä, sillä sen sisältämät aineet haihtuvat nopeasti.

Kuinka poistan ferrofluiditahrat iholta ja vaatteista?

Jos ferrofluidia joutuu vaatteisiin, tahroja ei saa enää poistettua. Käytä kokeita tehdessäsi suojavaatteita tai vanhoja vaatteita, jotka saavat likaantua. Myös iholle joutuessaan ferrofluid aiheuttaa erittäin sitkeitä tahroja. Käytä siksi ferrofluidin kanssa aina myös suojakäsineitä ja suojalaseja.

Kuinka hävitän ferrofluidin?

Ferrofluidin koostumus muistuttaa hyvin paljon moottoriöljyä. Hävittäkää ferrofluid samalla tavalla kuin moottoriöljy, eli toimittakaa se vaarallisena jätteenä kotikuntanne julkisiin keräyspisteisiin. Pieniä määriä voi hävittää myös kotitalousjätteen mukana. Tällöin ferrofluid tulee laittaa tiiviisti suljettuun muoviastiaan tai imeyttää talouspaperiin ennen hävittämistä.

Käyttöesimerkkejä

Ferrofluidilla voi luoda upeita kuvioita. Videolla käytetään ruuveja. Lisäksi ferromagneettisella nesteellä syntyy monia hienoja projekteja. Myös asiakkaamme ovat käyttäneet sitä menestyksekkäästi magneettisovelluksissa. Tutustu tästä valikoimaan mielenkiintoisia asiakasprojekteja:

Ferrofluidi vedessä

Lisätkää muutama tippa ferromagneettista nestettä astiaan, jossa on vettä, ja pitäkää vahvaa Neodyymimagneettia sen lähellä, niin voitte havainnoida hyvin, miten ferrofluidi käyttäytyy. Käyttäkää kuitenkin puhdasta vesijohtovettä, sillä ferrofluidin öljykomponentit muodostavat muuten öljykalvon veden pinnalle. Ratkaisu: Sekoittakaa veteen ruokasuolaa. Ohjeet tähän löydätte asiakasprojektistamme Ferrofluidi lasissa.

Lisää mielenkiintoisia projekteja löydätte kohdasta Ferrofluidiin liittyvät magneettisovellukset.

Sopivat magneetit kokeisiin

Ferrofluidin reaktioiden havainnointiin sopivat esimerkiksi seuraavat magneetit:

Turvaohjeet

Käytä ferrofluidin käsittelyssä aina pitkähihaista suojavaatetusta, suojakäsineitä ja suojalaseja. Jos ainetta joutuu silmiin, huuhtele välittömästi vedellä vähintään 15 minuutin ajan ja ota yhteys lääkäriin. Jos ainetta joutuu iholle, pese heti runsaalla vedellä ja saippualla. Ferrofluidia ei saa niellä ja se on helposti syttyvää.