Автоматизация процесса получения магнитной жидкости

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Донской государственный технический университет (344000, Ростов-на-Дону, пл, Гагарина 1)

Автоматизация процесса получения магнитной жидкости

Солотенко Г.Ю.

e-mail: sologleb@gmail.com

Аннотация

магнитный жидкость высокодисперсный щелочь

В статье описывается возможность автоматизации некоторых стадий при синтезировании магнитной жидкости. Благодаря, не имеющим аналогов в природе магнитным и реологическим свойствам, магнитные жидкости находят широкое применение в современной технике в качестве сред с управляемыми внешними полями физическими свойствами. Минусом является то, что процесс получения является трудоемким в следствии чего цена на продукт высока. Частичная автоматизация позволить снизить цену и сильнее расширить области применения.

Ключевые слова: магнитная жидкость, наночастицы, нанотехнология, синтез, автоматизация.

Abstract

Automation of the process of obtaining a magnetic fluid.

Solotenko G.Y.

Don state technical university

The article describes the possibility of automating some stages in the synthesis of a magnetic fluid. Due to the magnetic and rheological properties, which have no analogs in nature, magnetic fluids find wide application in modern technology as media with controlled physical properties. The downside is that the process of obtaining is laborious in consequence of which the price for the product is high. Partial automation allows you to reduce the price and expand the scope of application more.

Key words: magnetic fluid, nanoparticles, nanotechnology, synthesis, automation.

Технический прогресс направлен на разработку более мощных, быстрых, компактных и доступных технологий. Так называемым «пределом» развития можно считать системы, размером с молекулу. Появившись совсем недавно, нанотехнологии все активней входят в область научных исследований, а из нее - в нашу повседневную жизнь. Разработки ученых все чаще имеют дела с объектами микромира, атомами, молекулами, молекулярными цепочками. Создаваемые искусственно нанообъекты постоянно удивляют исследователей своими свойствами и обещают самые неожиданные перспективы своего применения [1].

Сейчас ученые во всем мире занимаются синтезом и разработкой новых наноэлементов. Некоторых наночастицы являются хорошо известными, такие как: углеродные нанотрубки, порошок серебра (оксид серебра), графен, магнетит. Все эти и многие другие идеи находятся сейчас не только на стадии разработок, но и на этапе практического применения, поэтому автоматизация производства является актуальной проблемой. На примере магнитной жидкости будет продемонстрирована возможность частичной автоматизации [2]. Магнитная жидкость - это коллоидная система, где в качестве дисперсной фазы используют однодоменные магнитные частицы, стабилизированные в дисперсной среде с помощью поверхностно-активных веществ или полимеров. Одномерные частицы магнетита имеют средний размер ?10 нм, поэтому попадают под определение наночастицы. Существует разнообразие магнитных жидкостей, отличаются они друг от друга различной основой (дисперсной средой) [3-5].

Синтез магнитной жидкости происходит благодаря методу химической конденсации с использованием химически чистых материалов. Этот способ основан на получении высокодисперсного магнетита действием раствора щелочи на водный раствор двух- и трехвалентного железа и пептизации его в растворителе, содержащем ПАВ. В основе метода лежит химическая конденсация высокодисперсного магнетита [6]: 2FeCl3·6H2O+FeSO4·7H2O+8NH4OH Fe2O3+6NH4Cl+ (NH4)2SO4+23H2O

Реагенты должны использоваться в следующих пропорциях: FeCl3·6H2O и FeSO4·7H2O (в соотноше- нии 2 к 1). и последовательности: первоначально готовятся растворы FeCl3·6H2O и FeSO4·7H2O (в соотноше- нии 2 к 1), после они смешиваются. В качестве осадителя используется 25%- ый раствор аммиака. Процесс осаждения происходит при непрерывном интенсивном перемешивании. Ионы растворимых солей удаляют четырехкратной промывкой магнетита дистиллированной водой до рН 7--9. Затем полученный магнетит отделяют от воды. Для этого водную суспензию магнетита при перемешивании нагревают до 90°С и приливают к ней 50% - ный раствор олеиновой кислоты в керосине. При этом происходит процесс отделения воды от смеси, который необходимо тщательно контролировать для получения в дальнейшем устойчивой магнитной жидкости. В результате образуется концентрат, который состоит из частиц магнетита, покрытых ПАВ, и жидкой основы. Концентрат можно диспергировать в любом объеме жидкой основы и получать таким образом магнитную жидкость. Основная особенность этого процесса состоит в том, что обе стадии совмещены во времени: чтобы предотвратить слипание частиц под действием сил притяжения, образование адсорбционных слоев на поверхности магнитных частиц должно происходить в момент появления последних.

Способ получения достаточно сложный, поэтому затруднительно полностью отказаться от человеческого участия, так как нужно постоянно контролировать процесс. С этой проблемой можно справиться при помощи баро-электро-термо-акустического (БЭТА) анализатора [7-8]. Преимущество такого анализатора заключается в том, что он реализует комбинированное воздействие на испытуемый образец и способен измерить его 38 параметров. В случае с магнитной жидкостью нам надо следить за концентрацией и показателем ph. Так же ближайшем будущем планируется создать базу данных, в которую будут вноситься результаты испытаний, что делает БЭТА анализатор перспективным и незаменимым исследовательским комплексом

Литература

1. Рыбалкина М. «Нанотехнологии для всех». М.: УРСС. 2005. 444с.

2. Чаплыгин А. «нанотехнологии в электронике» / А.Чаплыгин. - 2005 М.:техносфера

3. Бибик Е.Е. Приготовление феррожидкости // Коллоидн. журн. 1973. Т.35. No6.С.1141-1142.

4. Пат. 2340972 Российская Федерация, МПК Н 01 F 1/44. Способ получения магнитной жидкости / Ю. П. Грабовский, М.А. Берлин, Г.В, Яковенко, В.И, Кощеев; заявитель и патентообладатель ЗАО «НИПИ «ИнжГЕО». No 2007102100/02 ; заявл. 19.01.2007; опубл. 10.12.2008, Бюл. No34.9с.:ил.

5. Пат. 568598 Российская Федерация, МПК С 01 G 49/08. Способ получения феррожидкости / Е.Е. Бибик, И.С. Лавров, Н.М. Грибанов, Т.М, Котомина, Т.А.

Варенцова; заявитель и патентообладатель Ленинградский институт им. Ленсовета-. No 2303630/26; заявл. 24.12.1975; опубл. 15.08.1977, Бюл. No 30. 2 с.

6. А.М. Стороженко исследование дисперсного состава магнитных жидкостей микроскопическими методами // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012. - No5, с.206-215.

7. Белозеров В.В.,Босый С.И. Диагностика опасности материалов методом баротермоэлектрометрии, сопряженной с акустической эмиссией //Фундаментальные исследования. - 2008. - No2, с.116-120..

8. Белозеров В.В., Босый С.И., Буйло С.И., Прус Ю.В., Удовиченко Ю.И. Способ термодинамического акустико-эмиссионного эталонирования и система его реализующая - Патент РФ на изобретение No 2399910 от 20.09.2010.

Размещено на Allbest.ru