Věda a technika v pozadí
Magnetická kapalina

Teorie

Magnetická kapalina je suspenze (pevné částečky vmíchané do kapaliny). Pevné částečky tvoří feromagnetické nebo ferimagnetické nanočástice o velikosti zpravidla 3 až 15 nm, nejčastěji z železa, niklu, feritu atd. Jsou umístěné v nosné kapalině, kterou je nejčastěji voda, olej, glykol atd. Typická magnetická kapalina objemově obsahuje 5 % pevných magnetických částic, 10 % detergentu (zabraňuje přímému kontaktu mezi nanočásticemi, vytváří kolem každé nanočástice kladný elektrický náboj) a 85 % nosné kapaliny.

Každá nanočástice představuje díky svému magnetickému momentu miniaturní permanentní magnet. Pokud jsou nanočástice v nosné kapalině bez magnetického pole, pak se pohybují tepelným (Brownovým) pohybem, magnetické momenty jednotlivých nanočástic jsou orientovány náhodně a magnetická kapalina se jeví jako nemagnetická.

Magnetická kapalina umístěná v magnetickém poli. Výstupky vznikají podél magnetických siločar.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under GNU Licence.

Pokud vložíme magnetickou kapalinu do magnetického pole, bude magnetická kapalina vtahována do magnetického pole ve směru jeho intenzity a nanočástice se téměř okamžitě uspořádají podél indukčních čar podle svých magnetických momentů. Na výsledný tvar magnetické kapaliny má vliv ještě povrchové napětí kapaliny a slabá tíhová síla.

Magnetické kapaliny se chovají podobně jako paramagnetika, bývají proto označovány jako superparamagnetika. Magnetické pole ovlivňuje některé vlastnosti magnetických kapalin – např. zvyšuje se jejich viskozita s rostoucí intenzitou magnetického pole (tzv. magnetoviskózní jev).

Využití magnetické kapaliny v praxi je bohaté, především díky těmto jejím vlastnostem: magnetická kapalina se přesouvá do míst, kde působí nejsilnější magnetická indukce, při určitých frekvencích absorbuje magnetická kapalina elektromagnetickou energii a zahřívá se a při vystavení magnetickému poli se mění některé fyzikální vlastnosti. Konkrétně se tedy magnetická kapalina dá použít jako mazání a těsnění ložisek hřídelí vyrobených z dostatečně silného magnetu nebo při strojním obrábění jako chladicí suspenze. Rozšířené je užití na chlazení kmitacích cívek některých reproduktorů pro střední a vysoké kmitočty.

Na internetu koluje řada návodů, jak magnetickou kapalinu vyrobit z toneru do laserové tiskárny a oleje. Takto vyrobená kapalina sice reaguje na magnetické pole, ale na svém povrchu nevytváří výstupky kopírující magnetické siločáry.