Ferrofluido

Ferrofluido: Quando os imãs ficam nano

O ferrofluido típico que você vê em vídeos virais é feito misturando um monte de pedaços muito pequenos de óxido de ferro com óleo e geralmente algum tipo de surfactante para impedir que as peças se entupam. O tipo mais comum de óxido de ferro usado no ferrofluido é conhecido como magnetita, porque? É um material ferromagnético que não é apenas atraído por ímãs, mas que também pode ser magnetizado e transformado em um ímã permanente. O ferrofluido é basicamente pequenos pedaços desse material suspensos na gosma; essa é a resposta fácil.

A explicação mais complicada é sobre nanopartículas. Na década de 1960, experimentos em química mostraram que os ferrofluidos podiam ser criados e estabilizados – uma descoberta realmente feita pela NASA enquanto procurava maneiras de controlar o combustível líquido na ausência de gravidade do espaço.

Técnicas aprimoradas acabaram produzindo maneiras fáceis de unir o óxido de ferro em nanopartículas com cerca de 10 nanômetros de largura. É tão pequeno que essas partículas raramente se depositam no fundo do fluido – permanecem suspensas, flutuando. Eles estão sujeitos ao bom e velho movimento browniano, que mantém o ferrofluido uniformemente distribuído e liso por longos períodos de tempo.

Fazendo aqueles desenhos estranhos

Certo, mas como o ferrofluido se transforma magicamente em espigas e aquelas formas malucas de ouriço?

Pense nisso como um ato de equilíbrio químico muito cuidadoso, envolvendo muitas forças diferentes, todas atingindo um ponto ideal. Imagine que você aplica uma força magnética a um ferrofluido, digamos, através de um ímã de neodímio ou qualquer imã permanente que você tem por aí. Aqui estão algumas das principais interações que acontecem:

1. A magnetita atua quando é atraída / repelida com base no campo magnético – todas essas pequenas nanopartículas respondem à força e começam a se mover.
2. O surfactante (o mesmo tipo de produto químico usado no detergente para remover manchas) permanece ultra escorregadio e se recusa a deixar as nanopartículas se unirem. Eles se afastam enquanto se movem, formando ligações rápidas com o surfactante para se tornar um tipo especial de ligante ou uma ligação coordenada com um átomo de metal.
3. Ao mesmo tempo, a superfície do ferrofluido sofre muita tensão superficial, o que permite que o fluido mantenha formas por longos períodos de tempo quando é esticado.
4. Enquanto isso, as forças de Van der Waals estão tendo um efeito semelhante nas moléculas da mistura, permitindo que elas mantenham uma quantidade surpreendente de coesão à medida que o ferrofluido se move.
5. Além disso, como o ferrofluido é puxado pela força magnética, as partes mais pesadas também são arrastadas de volta pela gravidade ao mesmo tempo.

Junte tudo isso e o que você ganha? Uma exibição deslumbrante de espinhos, regatos e comportamento mágico. Além disso, o fluido é o que é conhecido como “superparamagnético”, o que significa que, diferentemente da magnetita normal, ele perde sua carga toda vez e cai novamente em um fluido, incapaz de manter uma forma permanente estabilizada magneticamente.

Observe que essa mistura de reações não ocorre com todos os ferrofluidos, o tempo todo. As demonstrações de ferrofluidos que você vê on-line ou em laboratório são feitas com ferrofluidos específicos, conhecidos por terem esse tipo de efeito. Outros ferrofluidos podem se comportar de maneiras diferentes, embora nenhum seja tão visualmente impressionante.

Aplicações práticas para ferrofluido

Lembre-se de que os ferrofluidos não foram originalmente projetados para se divertir: eles podem ser criados a partir de ferro, cobalto, níquel e uma variedade de diferentes óleos e surfactantes, proporcionando uma variedade de aplicações no mundo industrial. O mais importante é provavelmente o uso na fabricação de semicondutores, onde o fluido é usado para vedar máquinas hidráulicas poderosas e outros componentes para aumentar a potência e evitar a contaminação.

Por exemplo, um pouco mais perto de casa, considere alto-falantes grandes e sofisticados. Às vezes, esses alto-falantes usam um ímã de neodímio cercado por ferrofluido: isso mantém o ímã fresco e ajuda a evitar vibrações indesejadas. Da mesma forma, os discos rígidos SATA personalizados às vezes usam ferrofluidos por razões semelhantes.

No futuro, os cientistas esperam usar com sucesso o ferrofluido como material transmissor para tratamentos químicos na área da saúde – por exemplo, permitindo que os médicos controlem exatamente onde um medicamento está focado no corpo.

Comprando esse ferrofluido

Uma das coisas úteis sobre os ferrofluidos (ao contrário de outros trabalhos científicos) é que você pode localizar facilmente versões seguras, o que as torna ótimas para exibição na sala de aula ou em casa. Sim, você pode absolutamente comprar seus próprios ferrofluidos.

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