Жидкость стекает... вверхЗдравствуйте.
Покопался в своих старых записях, может, кому-то будет интересно.
читать дальшеВот что писал в своей статье А. Валентинов (источник: ЮТ, 1981, №4).читать дальшеЧто будет, если каплю воды поместить в поле магнита? Скорее всего ничего заметного на глаз не произойдёт. А если растворить в ней, скажем, измельчённые металлические опилки? Тогда они, очевидно, рванутся к его полюсам и растащат каплю на части... Так пытался я рассуждать по дороге на кафедру коллоидной химии Ленинградского технологического института, где уже несколько лет занимаются магнитными жидкостями. Но то, что в скором времени мне довелось увидеть своими глазами, далеко выходило за рамки обычных представлений. Возникло даже подозрение: а не морочат ли мне голову ловко поставленными фокусами?
— Вот, посмотрите... — Кандидат химических наук В. Е. Скобочкин налил в высокий стакан немного тёмной вязковатой жидкости и протянул его мне. И тут жидкость, словно вопреки физическим законам, поползла по стенкам вверх!
— Это фокус с весьма простым секретом, — продолжил учёный. — Просто я зажал между пальцами маленький магнит и незаметно провёл им по стеклу. И магнитное поле увлекло за собой жидкость. Это действительно не более чем фокус. Но вот этот опыт иллюстрирует свойство, весьма ценное для практики. Попробуйте размешать жидкость вот в том сосуде...
Без колебаний погрузив ложку в металлический стакан, стоящий на панели установки, я легко выполнил просьбу: ложка почти не встречала сопротивления.
— А теперь я начинаю увеличивать напряжённость магнитного поля, — сказал учёный и повернул один из переключателей.
Ложка будто натолкнулась на препятствие: с трудом я смог провернуть её ещё пару раз, после чего она намертво застыла, будто вросла в монолит. Собственно, так оно и было: жидкость в стакане превратилась в кусок чёрного вещества. Но стоило повернуть переключатель в обратную сторону — и кусок расплылся в густое желе. Так я познакомился с одним из главных свойств магнитных жидкостей, или, как называют их учёные, дисперсных ферромагнитных систем, — способностью менять вязкость при изменении напряжённости магнитного поля.читать дальшеЭто свойство легко оценит каждый станочник. Сегодня, например, когда деталь сложной формы нужно закрепить на рабочем столе станка, приходится делать хитроумнейшие приспособления. Их-то и может заменить ванночка с магнитной жидкостью. Установив в ней деталь в нужном положении, достаточно включить магнитное поле — и, словно мгновенно замёрзнув, жидкость жёстко зафиксирует её. Причём сила такой магнитной хватки, как показывают исследования, может быть не меньше, чем у обычного механического крепления. Надо повернуть деталь — отключите поле, дав жидкости "оттаять". А затем можете снова включить его.
— На этом принципе мы теперь пробуем создать и режущий инструмент, — говорит руководитель работ доктор химических наук, профессор Е. Е. Бибик. — Технологи порой готовы прийти в отчаяние, когда на какой-нибудь сложной детали нужно обработать поверхности узких канавок или выступов неправильной формы, — никаким инструментом к ним не подберёшься. Сейчас мы исследуем вот какую возможность. Подмешиваем в магнитную жидкость своего рода микрорезцы — частицы абразива, и ждём, пока она проникнет в нужные полости детали, и заставляем превратиться в "полутвёрдый" инструмент с помощью магнитного поля. Обычно такую обработку ведут, погружая деталь в ванну с жидкостью. Затем деталь начинаем вращать в жидкости, и частицы абразива как бы обдирают эту поверхность. Это только один из способов обработки. Но в принципе магнитные жидкости можно превратить в инструмент любой твёрдости и конфигурации...
Представьте себе ванночку, имеющую очертания сложного резца или фрезы. Вот её заполняют магнитной жидкостью с необходимыми добавками, включают магнитное поле — и жидкость превращается в монолит. Если теперь извлечь из ванночки инструмент, то он будет сохранять форму и качества резца или фрезы до тех пор, пока включено поле. Выполнил инструмент задачу, поле отключают — и он на глазах начинает "таять". А вскоре магнитную жидкость можно уже сливать в колбу, чтобы потом снова превратить в какой-нибудь другой инструмент. Помимо всех очевидных преимуществ, здесь налицо огромная экономия режущего материала.читать дальшеВсё та же способность наших магнитных жидкостей менять вязкость в магнитном поле позволяет найти им самое неожиданное применение. Скажем, в качестве искусственных "мышц" для роботов... Искусственные "мышцы" из наших жидкостей с помощью управляемого магнитного поля можно заставить плавно растягиваться и сокращаться, работать так, чтобы каждый "палец" орудовал с нужной силой. На этом же принципе могут быть созданы самонастраивающиеся автомобильные амортизаторы: залив в них жидкий ферромагнетик и окружив его соленоидом электромагнита, их можно заставить менять упругие свойства в зависимости от состояния дороги.читать дальшеНа кафедре коллоидной химии магнитными жидкостями занимаются несколько сотрудников. Почти у каждого своя тема и свои "фокусы", повергающие непосвящённых в недоумение. В этом младший сотрудник Н. М. Грибанов остался верен коллегам и первым делом бросил в колбу с магнитной жидкостью трёхкопеечную монету. Булькнув, она утонула. Но вот учёный поднёс ко дну колбы магнит — и вопреки закону Архимеда монета тут же всплыла на поверхность. Грибанов убрал магнит — она снова ушла на дно.
— Магнит притягивает к себе жидкость, — пояснил он, — и естественно, старается вытолкнуть из неё все "посторонние" предметы. На этом принципе и основан наш способ обогащения редких минералов, выделения их из смеси с пустой породой. Для этого надо с помощью магнитного поля менять плотность жидкости — и погруженные в неё материалы с разным удельным весом по очереди будут всплывать на поверхность. А если колбу со всех сторон окружить магнитами, чтобы они создали поле нужной конфигурации, то любой предмет — скажем, тот же компас — можно "подвесить" точно в центре. И никакая самая сильная тряска не заставит его коснуться стенок. На этом принципе уже созданы магнитные подшипники, практически исключающие трение.
Их применили в вакуумных насосах. Условия испытаний были тяжелейшие: скорость вращения вала доходила до 60 тыс. оборотов в минуту, перепады давления — до сотен атмосфер. Магнитная жидкость тончайшим слоем заполняла пространство между валом и опорой-обоймой, играя одновременно роль уплотнений и смазки. Вокруг обоймы постоянные магниты, и вал вращался, не касаясь её стенок!..читать дальшеНе стоит думать, что магнитным жидкостям по плечу лишь грубые, силовые операции. Вот кандидат химических наук Е. А. Соколова достаёт из кармана самый обычный фломастер и протягивает его мне. Провожу им по бумаге — на ней остаётся самая обыкновенная синяя линия.
— Внешне да, обыкновенная, — подтверждает Елена Алексеевна. — Но только внешне. Паста в этом фломастере приготовлена на основе магнитной жидкости. Поэтому сделанные им записи доступны не только глазу, но и магнитным приборам. Впрочем, фломастер — это так, для наглядности. Суть в другом: сейчас и у нас, и за рубежом делаются попытки создать системы для бесконтактной записи информации на обычной бумаге — с помощью магнитных пишущих составов. Их можно окрашивать в различные цвета, а можно сделать вообще невидимыми — в расчёте на машинное чтение.читать дальшеСамый эффектный опыт учёные показали мне "под занавес". В продолговатую металлическую коробочку, окрашенную в чёрный цвет, налили магнитную жидкость, там же укрепили на оси крохотную турбинку и придвинули одним торцом под лучи от электрокамина. А к другому торцу поставили постоянный магнит. Прошло несколько минут — и турбинка начала вращаться.
— Элементарный принцип конвекции, — пояснил профессор Бибик. — Известно, что магнит сильнее действует на холодный металл. Наши жидкости подчинены той же закономерности. Магнит сильнее притягивает холодную жидкость, чем горячую. Поэтому-то она постоянно циркулирует от нагретого торца к холодному. А по пути вращает турбинку. Детский фокус и... почти вечный двигатель! Он работает до тех пор, пока есть источник тепла. А если эту "игрушку" вынести в космос и сориентировать так, чтобы один торец всегда был обращён к солнцу, то турбинка будет вращаться практически вечно...
— А трение в подшипниках осей? — усомнился я.
— Его практически нет: подшипники здесь тоже из магнитной жидкости...читать дальшеЗахваченный необыкновенными опытами, я чуть было не забыл поинтересоваться, как же готовят эти чудо-жидкости. Оказалось, всё довольно просто: тонкий порошок или мельчайшую пыльцу ферромагнитных веществ равномерно размешивают в масле, в керосие или даже в воде.
— Главная сложность здесь не в том, чтобы размешать порошок в жидкости, — поясняет профессор. — Изготовить из ферромагнитного вещества гранулы строго определённых размеров — это самое трудное. Американцы, например, получают их, дробя смесь железной руды — магнита — с керосином на специальных мельницах. Процесс идёт долго, почти полтора месяца! Мы же избрали на первый взгляд более сложный, но в итоге более эффективный способ — выращивать гранулы с помощью химических реакций, беря исходным материалом соли железа. Теперь мы научились получать гранулы величиной от 100 ангстрем, что всего лишь в сто раз больше диаметра "среднего" атома...