LA DANSE DES FERROFLUIDES - Sciences à l'Ecole

Les ferrofluides sont composés de nanoparticules de magnétite ou d'hématite, et
Morpho Tower (2006)
comprennent souvent des ions Fer (II) (Fe 2+ ) ou Fer (III) (Fe 3+ ). Ces particules sont des
cristaux solides.
Nous avons au cours de nos manipulations utilisé deux types de ferrofluides
composés de particules de magnétite ferrimagnétique, l’un dit aqueux (c'est-à-dire
dont le solvant est l’eau), et l’autre dit organique (dont le solvant est de nature
organique, par exemple une huile), aussi nous concentrerons nous sur nos
observations.
1.3 Vous avez dit « ferromagnétique ou ferrimagnétique » ?
Il existe des métaux ferromagnétiques et des métaux ferrimagnétiques, les deux types
de matériaux réagissent à peu de choses près de la même manière à un champ magnétique,
mais en général on préfère employer des matériaux ferromagnétiques dans la création des
aimants, en effet le champ rémanent d’un matériau ferromagnétique est plus important que
celui d’un ferrimagnétique. Un matériau n’est ferromagnétique, ou ferromagnétique qu’en
deçà d’une température dite de Curie, au dessus de la dite température il devient
paramagnétique. Nous verrons dans les annexes les différences entre ferromagnétisme et
ferrimagnétisme ainsi que l’interprétation de la température de Curie, à un niveau microscopique.
1.4 Et qu’est-ce donc que le superparamagnétisme ?
On a donné au comportement du ferrofluide le nom de superparamagnétisme,
l’emploi du terme superparamagnétique est dut au fait qu’on observe un ensemble de
particules dites monodomaines, de dimension nanométrique, dans un fluide porteur, le
comportement global du ferrofluide s’apparente a un comportement paramagnétique mais
pour des températures plus élevées et en champ faible, il est de fait dit
superparamagnétique.
2. Signal sonore trop faible
2.1 Signal sonore
Nous avons, tout au long du projet, avancé en grande partie avec l’aide des
enseignants-chercheurs de l’INSA, et plus précisément du LPCNO (laboratoire de Physique
et Chimie des nano-objets). Notre projet originel eut pour but d’animer un ferrofluide en
fonction de données sonores.
En effet les sons sont des ondes mécaniques périodiques ; un son simple, enrichi de
peu d’harmoniques, est quasiment sinusoïdal et peut être capté, via un microphone, qui
transforme l’onde mécanique en courant électrique. Celui-ci, amplifié, peut alimenter un
électroaimant, on se retrouve alors avec un ferrofluide « dansant » avec la musique.
Ci-contre : quatre représentations d’ondes sonores, tout d’abord l’onde brute, difficilement
transformable en un signal électrique utilisable dans nos expériences car présentant trop de variations,
puis l’onde fondamentale isolée qui est celle qu’on voudrait représenter au moyen du ferrofluide, et
La danse du ferrofluides 4