Vloeibare magneet?

IJzer, nikkel en kobalt blijven plakken aan een magneet. We zeggen dat ijzer, nikkel en kobalt ‘ferromagnetische materialen’ zijn. Magnetisch zoals ijzer. De atomen in magnetische materialen zijn allemaal kleine magneetjes die we ‘magnetische dipolen’ noemen. Bij ferromagneten zijn deze elementaire magneetjes uitgelijnd in magnetische domeintjes. Binnen zo’n magnetisch domein staan alle elementaire magneetjes dezelfde kant op. In de afbeelding is een dipool getekend als een pijltje en een domeintje als een groepje pijltjes die dezelfde kant op wijzen. Gewoonlijk wijzen de domeinen een willekeurige kant op en heffen elkaars magnetische werking op. IJzer is daardoor geen permanente magneet.

ferromagnetisme_2

Wanneer je een magneet bij een stuk ijzer houdt, richten de magnetische dipolen in verschillende domeinen zich allemaal wél uit in dezelfde richting. Daardoor ontstaat er een sterk magneetveld in het stuk ijzer: het ijzer wordt magnetisch en wordt aangetrokken tot de magneet. De magneet trekt het ijzer aan, daardoor wordt het ijzer ook magnetisch en trekt het de magneet weer aan.

Maar wat gebeurt er wanneer je ijzer smelt en het bij een magneet houdt. Helemaal niets. IJzer verliest zijn ferromagnetische eigenschappen rond de 800 ºC, maar smelt pas boven de 1500 ºC. Dat geldt helaas ook voor nikkel, kobalt en andere magnetische materialen zoals magnetiet (Fe3O4) of maghemiet (γ-Fe2O3). Echte vloeibare magneten bestaan dus niet. Super jammer.

Maar scheikundigen zijn niet voor één gat te vangen. Een zogeheten ‘ferrofluid’ komt goed in de buurt van een vloeibare magneet. Een ferrofluid is een dispersie (oplossing van vaste deeltjes) van magnetische nanodeeltjes in een vloeistof. Deze nanodeeltjes (van bijvoorbeeld maghemiet) zijn ongeveer 10 nm groot en bevatten maar één enkel magnetisch domein. Ze zijn daardoor permanent magnetisch. Een magneet in de buurt van een ferrofluid zal de magnetische nanodeeltjes aantrekken en de vloeistof blijft tussen de nanodeeltjes plakken.

Om je een idee te geven van hoe klein deze nanodeeltjes zijn: de mensenhaar hieronder is ongeveer 0.05 mm (50 µm) dik. De bolletjes zijn SiO2-colloiden van ongeveer 0.001 mm (1 µm). De maghemiet nanodeeltjes zijn nog een factor 100 kleiner (10 nm, 0.01 µm of 0.00001 mm).

haar_2

img_5957_2Er zijn allemaal wilde ideeën voor toepassingen van ferrofluids, waar we natuurlijk uren over zouden kunnen praten. Wat ik wél de moeite waard vind om te laten zien is dit kunstwerk van Sachiko Kodama. Het bestaat uit twee kegels en een bak met ferrofluid. De kegels zijn elektromagneten en op die manier zijn de ferrofluids te manipuleren.

Ben je nou benieuwd naar hoe je een ferrofluid kan maken en zit je nog op de middelbare school? (Pas op, nu volgt sluipreclame!) Dan kan je naar de website van de Universiteit Utrecht gaan om je aan te melden voor een masterclass colloïdchemie. Je leert in een kort weekeind over colloïden, ferrofluids, hoe het is om te studeren en er is een practicum.

Check je later!

Mark

NB: Haar en foto zijn eigendom van dr. Ben Erné van de vakgroep Fysische en Colloid Chemie van de Universiteit Utrecht.

12 gedachten over “Vloeibare magneet?”

  1. Ik heb geprobeerd contact op te nemen met de universiteit van Utrecht omdat mijn profielwerkstuk over ferrofluïden gaat, maar ik kon er niet door komen! Ik heb over een tijdspan van anderhalve maand wel tien keer gebeld, maar de betreffende persoon was telkens ziek, of ik werd verkeerd doorverbonden (bijv. met de meldkamer beveiliging).
    Ik zou het fantastisch hebben gevonden om die masterclass colloïdchemie te volgen, maar helaas is het nu een beetje laat.

  2. Dankjewel! Ik denk dat ik het inderdaad verkeerd heb aangepakt, het is misschien ook logisch dat iemand die niet bezig is met profielwerkstukken daar ook geen tijd voor heeft. Ik zal eens proberen of ik hiermee verder kom!

  3. Beste mensen,

    Ik ben op zoek naar een adres waar ik voor weinig geld ferrofluid kan kopen (in de buurt van Eindhoven). Ik wil hiermee wat gaan experimenteren.
    Heeft iemand een goed idee qua adres? 🙂
    Bij voorbaat dank!

    Met vriendelijke groeten,

    Hans

  4. Hoi Hans,

    Het is volgens mij erg lastig om als particulier aan een ferrofluid te komen. De eenvoudigste manier is denk ik nog om het zelf te maken, maar dan moet je wel aan de benodigde chemicaliën kunnen komen. Je zou het nog bij een HiFi-zaak kunnen proberen (ferrofluids worden wel gebruikt in dure luidsprekers), of bij een universiteit.

    Groeten,
    Mark

  5. Hoi Mark en Lizzy,

    Bedankt voor de snelle reactie!
    Mogelijk dat ik nog aan vloeibare inkttoner kan komen, dit is blijkbaar ook erg magnetisch.
    Ik zal eens aan de slag gaan met de tips. 🙂

    Groeten,

    Hans

  6. Heey,
    Mijn profielwerkstuk gaat toevallig ook over ferrofluid en colloïden.
    Ik heb het inmiddels 2 keer geprobeerd zelf te maken, eerst met behulp van wikipedia en zelf goed nadenken en toen met behulp van recepten op het internet. De tweede keer heb ik het geprobeerd met de link die Mark in de comments heeft gezet.

    Het grote probleem is dat ik van mijn FeCl3 niet naar FeCl2 kan komen dmv staalwol.
    Heeft iemand ideeën waarom dit tot nu toe nog niet is gelukt? Ik gebruik een magnet stirrer om de oplossing met staalwol te roeren. Verder ben ik er vrij zeker van de dat verhouding van FeCl3 en staalwol klopt en met de concentratie FeCl3 is ook niks mis (1,5M aangezien de site aangeeft dat normaal gesproken PCB etchant ook 1,5M is).

    Iemand enige ideeen waarom ik geen kleurverandering zie in mijn oplossing (en dus ook geen FeCl2 krijg)?

    Ik heb al bedacht dat het kan komen door de staalwol, maar mijn staalwol was behoorlijk fijn. Verder is de FeCl3(s) bij ons op school een redelijk oud smerig goedje en wie weet is de kwaliteit hiervan slecht. In dit geval; heeft iemand ideeën waar ik PCB etchant kan kopen?

    Alvast bedankt!

  7. we willen ferofluid maken voor ons pws. Om het te maken hebben we kerosine nodig. Kerosine heeft een koolstofketenlengte van C12 tot C16. maakt het uit welke koolstoflengte wij nemen bij kerosine.

    gr Amin

Geef een reactie



Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *