Trabajo Practico de Ferrofluidos

Trabajo Practico de
Ferrofluidos
Integrantes:
• Abadie Gastón
• Logulo Martín
• Tenaglia Nicolás

Introducción
El ferromagnetismo es una propiedad del hierro, níquel, cobalto
y algunos compuestos y aleaciones de los mismos. Un líquido con las
propiedades magnéticas de estos materiales y al mismo tiempo tenga
el comportamiento de los fluidos, como tomar la forma del recipiente
que lo contenga y deslizarse alrededor de los obstáculos, se lo
denomina “ferrofluido”. Es decir, es un líquido que se polariza en
presencia de un campo magnético externo.
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.

Preparación
Se podría pensar que la forma de crear un ferrofluido es
calentar un metal hasta fundirlo. Sin embargo, esto no es válido
porque el comportamiento ferromagnético de estos metales
desaparece por encima del punto de Curie, que es una temperatura
determinada, la cual se encuentra muy por debajo del punto de
fusión del material.
Para elaborar un sencillo ferrofluido se utilizan pequeñas
partículas magnéticas mezcladas con aceite mineral, vegetal o
automotriz ligero. La proporción es de 1:1 entre aceite y polvo
magnético, aunque lo ideal es ir haciendo pruebas de modo de ver
cuando es que se obtiene el mejor resultado.
En el ferrofluido obtenido el material ferromagnético no está
homogeneamente distribuido y las partículas tienden a acumularse en
el fondo por gravedad, pero para hacer nuestros experimentos será
suficiente. Para resultados más profesionales, puede comprarse este
líquido preparado por laboratorios.
son:
Algunas
buenas fuentes de partículas magnéticas pequeñas
• Polvo de ferrita
• Toner magnético de impresora láser
• Polvo de inspección magnético, usado en negocios de soldadura
• Partículas de lana de acero quemada
• Partículas raspadas de la superficie de cintas de vídeo
• Partículas extraídas de la arena por medio de un magneto y una
bolsa de plástico
• Tinta magnética, empleada para imprimir cheques
• Etc.
En nuestro experimento utilizamos aceite vegetal de cocina y
toner magnético de impresora láser.
Propiedades
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 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 efecto se conoce 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.
Otra particularidad del flujo de un ferrofluido ocurre cuando se
le comunica un movimiento de rotación en presencia de un campo
magnético. En un fluido no magnético el momento angular inducido
por rotación varía de un punto a otro, aunque en cualquiera de ellos
tiene un único valor o componente; como consecuencia de la ley de
conservación del momento, las componentes opuestas del esfuerzo
tangencial en un pequeño volumen cúbico del fluido deben ser iguales
en las cuatro caras perpendiculares al plano de rotación. En el caso
de un ferrofluido, las partículas magnéticas en rotación, al estar en la
plataforma, tratan de permanecer alineadas con el campo, pero
debido a la fricción hay siempre un pequeño ángulo entre la
orientación de la partícula y la dirección del campo aplicado.
El ferrofluido cuenta con la propiedad de poder tomar la forma
de la líneas de fuerza del campo magnéticos externo, de forma que
dependiendo de cómo se lo aplica, y según su fuerza o intensidad se
verán distintas formas, las mas comunes son ¨ picos ¨ que apuntan
hacia la mayor zona de fuerza externa, un claro ejemplo se muestra
en la siguiente imagen:

Aplicaciones
Los ferrofluidos son utilizados frecuentemente en diversas
aplicaciones:
• En altavoces para disipar el calor entre la bobina y el magneto,
así como amortiguar pasivamente el movimiento del cono.
• En la formación de sellos líquidos que rodean las flechas
giratorias de los discos duros.
• La Fuerza Aérea de los Estados Unidos utiliza una pintura
absorbente de radar hecha de substancias ferrofluidas y no
magnéticas. El material contribuye a reducir la sección cruzada
de radar de los aviones, reduciendo la reflexión de ondas
electromagnéticas.
• En óptica, se utiliza constantemente por sus propiedades
refractivas; esto debido a que cada partícula micromagnética
refleja luz. Estas aplicaciones incluyen la medición de la
viscosidad específica de un líquido colocado entre un
polarizador y un analizador, iluminados por un láser de helioneón.
• En medicina, un ferrofluido compatible puede emplearse para
detección de cáncer.
• Los amortiguadores de la suspensión de un vehículo pueden
llenarse con ferrofluido en lugar de aceite convencional,
rodeando todo el dispositivo con un electromagneto,
permitiendo que la viscosidad del fluido (y por ende la cantidad
de amortiguamiento proporcionada por el amortiguador)
puedan ser variadas de acuerdo a preferencias del conductor o
la cantidad de peso que lleva el vehículo.

Experiencia
En cuanto al trabajo, se utilizó aceite vegetal comestible de
girasol, debido a que es un aceite “liviano”, es decir, aporta a la poca
viscosidad del ferro fluido, y tóner, utilizado por impresoras láser.
La preparación se realizó con la misma cantidad de aceite y
tóner, en partes iguales, y mezclando con un torno con un batidor en
la punta, procurando obtener una mezcla lo más homogénea posible.
La desventaja de batir a mano es que las partículas de tóner son muy
pequeñas y se depositan bajo la acción de la gravedad, lo cual
interfiere en sus propiedades paramagnéticas.
Utilizando un imán de un parlante y otro imán utilizado como
escuadra para soldar, se llevaron a cabo un número de experiencias
para ver sus propiedades, las cuales están filmadas, al igual que los
pasos realizados.
Fue posible ver claramente que el líquido “seguía” las zonas de
mayor campo magnético, manifestándose como elevaciones,
desplazamientos, depresiones, etc. Vale aclarar que crear un ferro
fluido ideal es difícil, sin embargo en estas experiencias se pudo
determinar su carácter como tal.
En cuanto a posibles “fuentes de error” se puede decir que el
campo magnético producido por los imanes no eran lo
suficientemente grandes como para notar aún más los efectos del
mismo, o no estaba correctamente distribuido. Creemos que en los
efectos logrados en los videos referidos al tema, se utilizaron ferro
fluidos ideales, fabricados con otros componentes más específicos, e
imanes que producían campos magnéticos de gran intensidad, como
por ejemplo electroimanes, o imanes de neodimio, etc.