Resumen al hablar de ferrofluidos, se habla de un fluido que se polariza en presencia de un campo magnético; estos fluidos están compuestos en general por unas




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títuloResumen al hablar de ferrofluidos, se habla de un fluido que se polariza en presencia de un campo magnético; estos fluidos están compuestos en general por unas
fecha de publicación23.11.2015
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FERROFLUIDOS “Sopa de nanoparticulas Magnéticas”
Universidad Nacional De Colombia Sede Bogotá

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Química y Ambiental

Oscar Daniel González Rodríguez

Código: 244863

Mayo de 2010

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RESUMEN
Al hablar de ferrofluidos, se habla de un fluido que se polariza en presencia de un campo magnético; estos fluidos están compuestos en general por unas partículas ferromagneticas que se encuentran suspendidas en un fluido portador que hace las veces de soporte y en la mayoría de los casos es un solvente orgánico o agua. “Pero lo verdaderamente importante en un ferrofluido son las nanopartículas ferromagnéticas que se encuentran en suspensión, ya que deben estar recubiertas por un surfactante (un agente capaz de disminuir la tensión superficial de un liquido)  para evitar su aglomeración cuando el ferrofluido se somete a las fuerzas magnéticas externas. “1 Las nanopartículas están compuestas por sustancias ferrosas como la magnetita o hematita y en promedio presentan un tamaño de 10 nanómetros. Solo basta con una agitación térmica para que las nanopartículas se distribuyan de forma uniforme en el seno del fluido. Los ferrofluidos cumplen a cabalidad cada una de las leyes del magnetismo al presentar la polarización y el comportamiento de los imanes; y sus usos son muy característicos y futuristas, como en la nanotecnología y el desarrollo medico.

INTRODUCCION: Con el fin de tratar el proceso de polarización y los efectos magnéticos; más específicamente en los imanes, se tratará los ferrofluidos, que presentan características propias de la polarización y son fluidos que en presencia de un campo magnético intenso forman un patrón corrugado muy regular. Este efecto se le denomina inestabilidad bajo campo normal.

Para que un fluido pueda tener estas propiedades es menester que presenten una composición de micropartículas ferromagneticas, es decir partículas que en su composición presenten Fe 2+ ó Fe 3+ y poseen un tamaño del orden de 10 nanómetros; esto para que al efectuarse la agitación térmica las partículas le confieran al fluido la respuesta magnética en el medio. Cabe mencionar que los ferrofluidos no presentan características ferromagneticas ya que no retienen la magnetización, antes si bien los ferrofluidos son del tipo paramagnético ya que presentan una gran susceptibilidad magnética.
Otra característica relevante de ferrofluidos es su estabilidad, es decir que las partículas solidas no se aglomeran ni aun en presencia de un campo magnético intenso; esto le confiere características estéticas y de uso importante en varias ciencias tales como la industria, la medicina, la aeronáutica y demás.
LOS FERROFLUIDOS
¿Qué son? Cuando hablamos de ferrofluidos nos referimos a partículas magnéticas coloidales inmersas en un líquido portador, estas partículas están cubiertas por surfactantes que deben ser adecuados con el líquido portador de las microparticulas magnéticas. El papel del surfactante es prevenir la aglomeración que es causada por las fuerzas magnéticas y las fuerzas de van der Waals, esto permite que las partículas se comporten como un solo dominio magnético y presenten características similares a los imanes.
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La importancia de los ferrofluidos recae en que presenta simultáneamente propiedades de los líquidos (fluidos base) y sólidos (nanoparticulas magnéticas); por esto se caracterizan los ferrofluidos como un sistema de dos fases, y se le conoce como “sopa de nanoparticulas magnéticas” ya que a escala coloidal el fluido se muestra como pequeñas partículas inmersas en un líquido.
Detalladamente cada nanoparticula se comporta como un monodominio magnético y por ende presenta un momento magnético proporcional a su volumen. En la superficie se crean cadenas de polímeros que impiden la aglomeración de distintos coloides.
Como se menciono antes cada nanopartícula es un ferromagneto pero en conjunto se comporta como un paramagneto el cual facilita su magnetización; “Sin embargo, el momento magnético de cada partícula es mucho más grande que los momentos en un paramagneto (valores típicos son 10-19 Am2 para coloides magnéticos y 10-23 Am2). Es decir, presentan un comportamiento que es conocido como superparamagnetico.”3
¿Qué implica la superparamagnetizacion?

Al tratar con sistemas superparamagneticos que son los sistemas en este caso producidos por los componentes de los ferrofluidos,

Implicamos que en este se presenta un momento dipolar en cada una de sus partículas que presenta una rotación libre en un determinado tiempo. Esto trae consigo muchas ventajas científicas ya que a partir de que su magnetización puede ser controlada fácilmente genera una ventaja que da origen a varias aplicaciones.
Al caracterizar un momento dipolar tendríamos q hablar de las fuerzas de repulsión y de atracción que en los ferrofluidos se presentan básicamente por dos fuerzas; las fuerzas magnéticas que se le aplican o en las cuales es sometido el ferrofluido o la fuerza de van der Waals.
La interacción magnética entre los dipolos del fluido tiende a ordenar los momentos magnéticos en relación con la geometría esto está dado por

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Y el potencial de van der Waals representa dos términos, el de atracción como el de repulsión y este último con un crecimiento rápido del orden de la potencia inversa de 12 en distancias de separación de nanoparticulas pequeñas, este potencial tiene la forma de
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La imagen muestra el efecto visual y estético causado por un imán a un ferrofluido. Efecto explicado por las fuerzas mencionadas anteriormente.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c4/ferrofluid_large_spikes.jpg/180px-ferrofluid_large_spikes.jpg6
Aplicaciones

Industrial


La compañía Matsushita Electric Industry produjo una impresora capaz de imprimir 5 páginas por minuto, utilizando tinta de ferrofluido.

Defensa


La Fuerza Aérea de los Estados Unidos introdujo un 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.

Aeroespacial


La NASA ha experimentado con el uso de ferrofluidos en un bucle cerrado como el corazón de un sistema de control de nivel para vehículos espaciales. Se aplica un campo magnético a un bucle de ferrofluido para cambiar el momento angular e influir en la rotación del vehículo.

Medición


Los ferrofluidos tienen numerosas aplicaciones en óptica 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 helio-neón.

Medicina


En medicina, un ferrofluido compatible puede emplearse para detección de cáncer. También se utiliza como agente contrastante en las resonancias magnéticas.
CONCLUSIONES:

Los ferrofluidos son sustancias que cumplen a cabalidad los principios de la magnetostatica, la polarización y los momentos dipolares, al crear por conjunto de nanoparticulas un sistema superparamagnetico que permite la fácil magnetización, permitiendo así el desarrollo de tecnologías del orden de nano, además de permitir el manejo de las nanoparticulas ferromagneticas permitiendo así el desarrollo de mejores y más eficientes maquinas y medicamentos.
Los ferrofluidos están regidos básicamente por dos fuerzas, las fuerzas magnéticas y las fuerzas de repulsión y de atracción de van der Waals, cuando sometemos a esos fluidos a un campo magnético las nanoparticulas ferromagneticas se alinean con las líneas de fuerza del campo, generando un corrugado regular en todo el fluido.
Es menester que las nanoparticulas se encuentre inmersas en un liquido portador y que estén recubiertos por un surfactante el cual no permite la aglomeración producida por las fuerzas que actúan sobre el ferrofluido. Es decir que gran parte de la respuesta magnética del ferro fluido depende del surfactante aunque este se descompone con el tiempo.

REFERENCIAS:

  1. http://www.bases.unal.edu.co:2053/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V5B-48S4P9G-1&_user=1998314&_coverDate=07%2F31%2F2003&_alid=1345400287&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_cdi=5782&_docanchor=&view=c&_ct=4062&_acct=C000055778&_version=1&_urlVersion=0&_userid=1998314&md5=60fdd6a9770f0eede7fef4da3a45dbc9#hit4

  2. http://www.slideshare.net/phi89/el-magnetismo-en-la-industria-450153

  3. http://www.neoteo.com/liquid-magnetic-sculpture-arte-magnetico-13846.neo

  4. http://www.inti.gov.ar/quimica/pdf/investigacion_aplicada/obtencion_caracterizacion_ferrofluidos.pdf

  5. http://es.wikipedia.org/wiki/Ferrofluido

  6. http://fisica.usach.cl/~solidos/Thesis/Thesis-Soto2006.pdf





1 http://www.neoteo.com/liquid-magnetic-sculpture-arte-magnetico-13846.neo

2 Esquema de un ferrofluido tomado en Ferrotec Inc.

3 http://fisica.usach.cl/~solidos/Thesis/Thesis-Soto2006.pdf pagina 2.

4 http://fisica.usach.cl/~solidos/Thesis/Thesis-Soto2006.pdf

5 http://fisica.usach.cl/~solidos/Thesis/Thesis-Soto2006.pdf

6 http://es.wikipedia.org/wiki/Ferrofluido


Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá

Ferrofluidos “Sopa de nanopartículas Magnéticas”


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