Ferrofluid (ferromanyetik), bir mıknatısın kutuplarına çekilen bir sıvıdır. Bir taşıyıcı sıvı (genellikle bir organik çözücü, su veya yağ) içinde asılı duran nano ölçekli ferromanyetik veya ferrimanyetik parçacıklardan oluşan kolloidal bir sıvıdır. Her manyetik parçacık, topaklanmayı önlemek için bir yüzey aktif madde ile iyice kaplanır. Büyük ferromanyetik parçacıklar, homojen kolloidal karışımdan koparak, güçlü manyetik alanlara maruz kaldıklarında ayrı bir manyetik toz yığını oluşturabilirler. Küçük nanoparçacıkların manyetik çekimi, yüzey aktif maddenin Van der Waals kuvvetinin manyetik kümelenmeyi veya aglomerasyonu önlemek için yeterli olduğu kadar zayıftır. Ferroakışkanlar, harici olarak uygulanan bir alanın yokluğunda genellikle mıknatıslanmayı korumazlar ve bu nedenle genellikle ferromanyetlerden ziyade “süperparamagnetler” olarak sınıflandırılırlar.
1963 yılında NASA’dan Steve Papell tarafından bir manyetik alan uygulanarak ağırlıksız bir ortamda yakıt pompasına doğru çekilebilecek sıvı roket yakıtı oluşturmak için bir ferroakışkan yapma işlemi icat edildi. Ferrofluid adı tanıtıldı, süreç geliştirildi, daha yüksek manyetik sıvılar sentezlendi, ek taşıyıcı sıvılar keşfedildi ve fiziksel kimya R.E. Rosensweig ve meslektaşları tarafından aydınlatıldı. Buna ek olarak Rosensweig, ferro-akışkanlardaki ilgi çekici fiziksel fenomenler hakkında daha fazla teorik araştırmayı ateşleyen, ferrohidrodinamik olarak adlandırılan yeni bir akışkanlar mekaniği dalı geliştirdi. 2019 yılında, Massachusetts Üniversitesi ve Pekin Kimya Teknolojisi Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, harici manyetik alan kaldırıldığında manyetizmasını koruyan kalıcı bir manyetik ferroakışkan oluşturmayı başardılar. Araştırmacılar ayrıca, şekil fiziksel olarak değiştirilse veya bölünse bile damlacığın manyetik özelliklerinin korunduğunu buldular.
Nasıl Yapılır?
Ferromanyetik sıvı ev veya okul ortamında kolaylıkla yapılabilir. Bu çalışmayı yapmak için belirtilen malzemelere ilave olarak sıvı yağ (motor yağı veya ayçiçek yağı) ihtiyacınız olacaktır. Yağyı da tedarik ettiyseniz deneyimize başlayabiliriz.
- Behere 50 ml toner tozu dökün.
- Üzerine de 30 ml yağ dökün.
- Krema kıvamına gelene kadar karıştırın (çok ince olursa düzgün çalışmayabilir.)
- Etkiyi en üst düzeye çıkarmak için, elde edilen karışımı bir su banyosunda (veya ocakta benmari usulü) yaklaşık yarım saat ısıtın, aynı anda karıştırmayı unutmayın.
- Karışımı petri kabına aktarın.
Şimdi petri kabının altına mıknatısınızı yaklaştırın veya dokundurun. Sıvıya neler olduğunu gözlemleyin. Mıknatısı hareket ettirdikçe sıvının da onunla birlikte hareket ettiğini ve ilgi çekici şekillere dönüştüğünü görebilirsiniz. Var ise farklı boylardaki mıknatısları da kullanarak denemeler yapın. Dilerseniz de mıknatısı sıvının içine bırakın ve neler olduğunu gözlemleyin.
Ne Oldu?
Hazırlanan karışım manyetik bir alana sahiptir ve diğer manyetiklere tepki verebilmektedir. Yapının yağ bazlı olmasından dolayı da sıvının içerisinde parçalanmadan bir arada durabilmektedir. Manyetik alan olmadığı zaman parçalar manyetik halde bulunan hareketleri rastgele dağılırlar ve bu sayede sıvının belli bir manyetizması olmamaktadır. Ferro sıvı (ferrofluid) manyetik bir olay uygulandığında ise parçacıkların manyetik hareketleri anında yeryüzünün manyetik çizgileri gibi sıralanmaktadır. Ferro sıvısı manyetizması uygulanan herhangi bir manyetik alanındaki değişimlere o an tepki vermektedir ve manyetik alanın ortadan kalkmasıyla hareketler takrar düzensiz bir şekil almaktadır.