آموزش فروسیال مغناطیسی (Ferrofluid)

به طور عمده خواص سوسپانسیون های کلوئیدی مغناطیسی می تواند تحت تاثیر میدان های مغناطیسی تغییر کند. این سوسپانسیون ها شامل: فروسیال ها (Ferrofluid) و نانوسیال های مغناطیسی، سیالات مگنتورئولوژیکی، ژل ها و الاسترهای قابل مغناطیس شدن است. فروسیال ها اولین بار توسط اکانر در سال ۱۹۶۲ ساخته شدند و در سال ۱۹۶۵ توسط استفان پاپل (Stephen Pople) طبقه بندی شدند. این سیالات، سوسپانسیون های کلوئیدی فوق پایدار از نانو ذرات فرومغناطیسی یا فری مغناطیسی در یک سیال هستند.

ذرات در این سیال، آهن رباهای کوچکی هستند که تحت میدان مغناطیسی، رفتار منحصر به فردی را در سطح سیال ایجاد می کنند که نتیجه ای از ناپایداری سطحی ذرات معلق است. بدین ترتیب می توان فشار، ویسکوزیته، هدایت الکتریکی، هدایت گرمایی و ضریب عبور نوری را در سیال کنترل کرد، همچنین این سیالات را می توان به عنوان انتقال دهنده های حرارت در هارد دیسک ها مورد استفاده قرار داد. بعضی از نتایج تجربی نشان می دهد که ضریب عبور نوری از فیلم های سیال مغناطیسی می تواند با تغییر شدت میدان مغناطیسی تغییر کند.

به همین جهت این سیالات می توانند برای ساخت سنسورهای میدان مغناطیسی مانند: سنسور هال، سوئیچ های نوری، فیلترهای نوری قابل تنظیم، مدولاتورها و… به کار روند. علاوه بر شدت میدان، عواملی مانند: ضخامت فیلم سیال مغناطیسی، تغییرات میدان مغناطیسی نسبت به زمان، غلظت سیال مغناطیسی، طول موج نور، ضریب عبور نوری و دما بر این لایه نازک مغناطیسی تاثیرگذار است.

با توجه به محدودیت منابع آموزشی داخلی مانند کتب تالیف شده یا ترجمه شده و اینکه تحقیق در زمینه فروسیال ها اغلب منحصر به کارهای پژوهشی در حیطه دانشگاهی بوده و همچنین جدید بودن این ماده و کاربردهای فراوانی که در صنایع مختلف می تواند داشته باشد، در این فرادرس سعی کردیم که علاقه مندان به این حوزه کاری را با مفاهیم اولیه و برخی اصطلاحات خاص آشنا کنیم. بدین ترتیب هنرجویان می توانند با دید بهتری نسبت به اهداف خود در این زمینه اقدام کنند.

فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:

• درس یکم: مقدمه ای بر فروسیال (Ferrofluid)
  • اختراع و کاربرد فروسیال
  • کلوئیدی
  • انواع سوسپانسیون های کلوئیدی
• درس دوم: نانوسیال ها (Nanofluid)
  • انواع نانوسیال ها
  • روش های سنتز نانوسیال ها
  • فروسیال ها
    • رفتار مغناطیسی
    • واهلش (Relaxation) مغناطیسی
    • ناپایداری های سطحی
  • سیال های مغناطورئولوژیکی
  • ژل ها و کشپاره های قابل مغناطیس شدن
• درس سوم: خواص مغناطیسی ذرات
  • فرومغناطیس
    • میدان وایس
    • حوزه های فرومغناطیسی
    • منشا حوزه ها
  • فری مغناطیس
    • فریت ها (Ferrite)
      • فریت های مکعبی
      • فریت های شش گوشی
      • نارسنگ های آهن
    • مگمایت
  • پادفرومغناطیس
  • پارامغناطیس
  • ابرپارامغناطیس
  • دیامغناطیس
• درس چهارم: انواع فروسیال ها
  • اندرکنش های موجود در فروسیال ها
  • سورفکتانت ها (Surfactant)
  • شبکه های نانو ذره ای در سوسپانسیون های کلوئیدی
• درس پنجم: واکنش فروسیال ها به اغتشاشات خارجی
  • ساختار داخلی فروسیال ها
  • ضخامت، غلظت لایه سیال مغناطیسی و شدت میدان
  • طول موج نور فرودی
  • فروسیال ها به عنوان توری های پراش
  • pH فروسیال ها
• درس ششم: ویژگی های نوری فروسیال ها
  • خواص نوری اکسیدهای آهن
  • قانون بیر – لامبرت (Beer – Lambert law)
  • طول موج نور فرودی
  • اثر اندازه ذرات بر طیف جذبی
  • گذار الکترونی در یک نیمه هادی
• درس هفتم: روش های آنالیز نانوذرات مگنینت
  • دستگاه پراش اشعه ایکس
  • میکروسکوپ الکترونی عبوری
  • طیف سنج تبدیل فوریه مادون قرمز
  • طیف سنج ماورای بنفش مرئی
  • طیف نمایی فوتوالکترونی پرتو ایکس
  • میکروسکوپ نیروی اتمی
• درس هشتم: سنتز فروسیال
  • مواد اولیه
  • مراحل سنتز
  • محصول نهایی
• درس نهم: کاربرد فروسیال