المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 سيال فلزي (زنگ تفريح شماره‌ي 89)
سيال فلزي (زنگ تفريح شماره‌ي 89)زنگ تفريح فيزيك
خاصيت جالب يك ماده و كاربردهاي جالب‌تر آن در آينده

  سيال فلزي
(Ferrofluid
)






آيا تا به حال آهنرباي مايع ديده‌ايد؟ اگر ماده‌اي فلزي به‌صورت پودر در ابعاد 10 نانومتر روي زمين پخش شده باشد،‌ يا در مايعي معلق باشد، نتيجه‌ي اين تعليق مغناطيسي را «سيال فلز» (Ferrofluid) مي‌ناميم.

تصوير 1-سيال فلزي(Ferrofluid) همراه با ميدان مغناطيسي دائمي در زير آن
(Felice Frankel,MIT)

وقتي نيروي مغناطيسي سطح اثرات وزن سيال و كشش سطحي (تصوير2) در حال به ثبات رسيدن هستند، »سيال فلزي» رديفي از خطوط ميدان مغناطيسي را شكل مي‌دهد. اين عكس نشان مي‌دهد كه «سيال فلزي» روي سطحي صاف قرار دارد و آهنرباهاي ثابتي در زير آن قرار دارند. وقتي ذرات مغناطيده در «سيال فلزي» هم‌ديگر را جذب مي‌كنند، بايد آن‌ها را از هم‌ دور نگه‌داشت؛ در نتيجه با مواد صابوني شكل به نام «مواد فعال در سطح» (Surfactant) پوشيده مي‌شوند (تصوير2).

تصوير 2-ذرات مغناطيسي همراه با مولكول‌هاي مواد فعال در
سطح متصل به آن‌ها در سيال معلق مانده و «سيال فلزي»
تشكيل مي‌دهد. مواد فعال در سطح مانع از پيوستن
 ذرات مغناطيسي به‌هم مي‌شود.

«سيال فلزي» مقاومت كمي براي جاري شدن دارد. به اين معني كه با نگه‌داشتن آهنرباهاي ثابت، مثل درپوش حلقه‌اي O شكل عمل مي‌كند. اين در پوش «سيال فلزي» مانع ورود و برخورد از ذرات غبار روي درايوهاي سخت‌افزاري در حال كار رايانه و درايور درون ديسك مي‌‌شود. همچنين «سيالات فلزي» سيم‌پيچ‌هاي بلندگوهاي استريوي قوي hi-fi را سرد مي‌كنند!

از  كاربردهاي دارويي اينكه چون «سيال فلزي» قابل جهش است، مي‌تواند در نقطه‌اي از بدن با ميدان مغناطيسي خارجي متمركز شود. «سيال فلزي»  نقش يك هدف را در اين حالت را بازي مي كند و  به عنوان عامل يا واسطه‌ي متضاد براي «تصويربرداري مقاومت مغناطيسي» (MRI) باشد.

تحقيقات:

گاهي فيزيك از هنر كپي‌برداري مي‌كند. دانشجوي دوره‌ي ليسانس در MIT كُري لورنس (Cory Lorenz) يك قطره «سيال فلزي» را بين دو صفحه‌ي شيشه‌اي بسيار نزديك بهم قرار داد، ميدان مغناطيسي عمودي ثابتي اعمال كرد و سپس ميدان مغناطيسي چرخشي افقي با توليد شكل‌هاي مارپيچي كه در شكل مي‌بينيد، اضافه كرد (بالا تا پايين سمت چپ).

تصوير 3- ترتيب الگوهاي «سيال فلزي» كه با يك
سري ميدان‌هاي اعمالي مغناطيسي شكل مي‌گيرد.
(از بالا به پايين سمت چپ) و با اعمال برعكس
ميدان (بالا به پايين سمت راست)؛
(Cory Lorenz)

سپس لورنس در اين آزمايش ترتيب اعمال ميدان‌ها را برعكس كرد و الگويي را ديد كه دقيقاً در موزه‌ي هنر آمريكا موجود است!! و اين غيرمنتظره بود. ويديوي اين تبديل جايزه‌ي گالري «ديناميك سيالات انجمن فيزيك آمريكا» را گرفت (براي ديدن آن بايد Media player يا Quick time داشته باشيد).

با استفاده از اين تحقيق  ماشين‌‌هاي كوچك در ابعاد نانو و ميكرو مي‌تواندساخته شود. برخلاف ميدان‌هاي الكتريكي ، ميدان‌هاي مغناطيسي جرقه توليد نمي‌كنند در نتيجه روش خوبي براي ماسين‌هاي كارآمد‌تر در ابعاد ميكرو و نانو هستند.

تصوير 4- برآمدگي «سيال فلزي» در تصوير سمت چپ نشان مي‌دهد كه
قطب‌هاي مغناطيسي در بالا و پايين آن وجود دارند. و تصوير سمت راست
نشان مي‌دهد كه ميداني شبيه گل ميخك وجود دارد
كه «سيال فلزي» به اين صورت درآمده است.
  

1387/7/17لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1128
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1128