LA DANSE DES FERROFLUIDES - Sciences à l'Ecole

On distingue plusieurs forces :
- Les forces « de séparation »
+ Le mouvement Brownien et l’agitation thermique :
Ces deux forces provoquent des chocs entre particules, mais donnent
également aux particules une énergie qui leur permet de ne pas s’agglomérer les unes
aux autres.
+ Force répulsive due au surfactant :
On utilise plusieurs sortes de surfactant, mais dans tout les cas le surfactant
est une « couche protectrice », qui repousse les particules les unes des autres, soit pas
contact physique soit par répulsion électronique.
- Les forces de cohésion :
+ La sédimentation
La gravité provoque la sédimentation de la solution de telle façon que, d’après
la loi de stockes, on ait la vitesse de sédimentation :
V = g. Δρ.d²/18η
Pour des particules avec d=20nm :
V = 9.81x4200x4E-14/(18x10-3)
V = 9.156E-8 m/s
Ainsi pour qu’une particule chute d’un mètre il faudrait 126 jours. On
remarque que la chute des particules est très lente et est de plus ralentie par d’autres
interactions dans le fluide, de plus le simple fait d’agiter le fluide ou de le soumettre a
un champ remet les particules en suspension.
+ L’interaction dipolaire
Les cristaux présentant des moments magnétiques, il y a une interaction
dipolaire entre les particules, on trouve que l’agitation thermique ne suffit pas à
palier seule à ces forces, d’où l’emploi notamment d’un surfactant.
+ Les forces de Van der Waals
Le modèle de Hamaker prévoit que plus deux particules sont proches et plus
elles ont tendance à se rapprocher de telle façon que : u’ = -Ad / 24x
Avec x la distance entre les surfaces de deux particules, d le diamètre des particules,
et A la constante de Hamaker (environ 10 -19 joules), comme toutes les forces de Van
der Waals elle diminue rapidement en x 6
La danse du ferrofluides 19