Trabajo Práctico Ferrofluidos Integrantes: Grondona, Francisco ...

Física C Trabajo especial Ferrofluidos
Grondona – Sánchez Arruiz - Valero
Síntesis de ferrofluidos
El propósito de este trabajo fue la preparación de ferrofluidos, uno a base de
cloruro férrico y ferroso y otro con aceite comestible y toner. Las partículas
magnéticas utilizadas en la preparación de los ferrofluidos se obtuvieron por
precipitación química. Una vez obtenidos los fluídos se llevaron a cabo dos
experiencias.
Propiedades de los ferrofluidos
Un ferrofluido es un líquido que se polariza en presencia de un campo magnético.
Los ferrofluidos se componen de partículas ferromagnéticas suspendidas en un
fluido portador, que comúnmente es un solvente orgánico o agua. Las
nanopartículas ferromagńeticas están recubiertas de un surfactante para prevenir
su aglomeración a causa de las fuerzas magnéticas y de van der Waals. Los
ferrofluidos, a pesar de su nombre, no muestran ferromagnetismo, pues no
retienen su magnetización en ausencia de un campo aplicado de manera externa.
De hecho, los ferrofluidos muestran paramagnetismo y normalmente se identifican
como "superparamagnéticos" por su gran susceptibilidad magnética. Un auténtico
fluido ferromagnético es difícil de crear en la actualidad, requiriendo elevadas
temperaturas y levitación electromagnética.
Los ferrofluidos se componen de partículas ferromagnéticas microscópicas,
normalmente magnetita, hematita o algún otro compuesto con contenido de Fe2+
or Fe3+. Las nanopartículas típicamente son del orden de 10 nm. Esto es lo
suficientemente pequeño para que la agitación térmica las distribuya
uniformemente dentro del fluido portador, así como para contribuir a la respuesta
magnética general del fluido. Esto es análogo a la forma como los iones de una
solución salina acuosa paramagnética (por ejemplo, una solución acuosa de
sulfato de cobre o cloruro de manganeso) le confieren dichas propiedades
paramagnéticas.
Un verdadero ferrofluido es estable; esto significa que las partículas sólidas no se
aglomeran o separan en fase, aún bajo la influencia de campos magnéticos muy
intensos. Sin embargo, el surfactante tiende a descomponerse al paso del tiempo
(algunos años) y eventualmente las nanopartículas se aglomeran y separan,
dejando de contribuir a la respuesta magnética del fluido.
Al sujetar un fluido paramagnético a un campo magnético vertical de suficiente
intensidad, la superficie espontáneamente forma un patrón corrugado muy regular.
Este notable efecto es conocido como inestabilidad bajo campo normal. La
formación corrugada incrementa la energía gravitacional y de superficie libre del
líquido, pero reduce la energía magnética. Las formaciones aparecen únicamente
al exceder un valor crítico para el campo magnético, cuando la reducción de
energía magnética sobrepasa el incremento en energía de superficie y gravitación.
Los ferrofluidos tienen una susceptibilidad magnética muy elevada y el campo
magnético crítico requerido para la aparición de patrones corrugados puede
alcanzarse con un pequeño magneto.