Cím: Mágneses folyadékok (G. P.)
Füzet: 2007/március, 185 - 186. oldal  PDF  |  MathML 

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Kolloid szuszpenziónak az olyan ,,diszperz'' rendszert nevezik, amelyben igen finom (kb. 10 nanométeres méretű) szemcsékből álló, szilárd halmazállapotú anyagot oszlatnak szét folyékony halmazállapotú közegben, méghozzá anélkül, hogy a szilárd részek alkotta ,,diszperziós fázis'' feloldódna a folyadékban, a ,,diszperziós közegben''. Ha a diszperziós közeg erősen viszkózus folyadék (például olaj) és a diszperziós fázis ferromágneses anyag (pl. vas), akkor igen érdekes tulajdonságokkal rendelkező, furcsa viselkedésű anyagot, ún. mágneses folyadékot (ferrofluid, magnetic liquid) kapunk.
A ,,mágneses folyadék'' ‐ a vashoz hasonlóan ‐ önmagában nem mágneses, de külső mágneses térben (például egy erős mágnes közelében) mágnesezhető, a benne levő ferromágneses szemcsék parányi mágnesdipólokká válnak. Másrészt viszont az egész anyag ‐ a vastól eltérően ‐ könnyen meg tudja változtatni az alakját, s ezt ‐ néha igen érdekes módon ‐ meg is teszi.
A folyadék felszínét a mágneses térrel való kölcsönhatás, a felületi feszültség és a nehézségi erőtér együtt alakítja ki. A jelenség matematikai leírásában fontos szerepet kap a mágneses mező (B), melynek hatása ‐ kicsit leegyszerűsítve ‐ egy B2-tel arányos mágneses nyomás (és emellett nyírófeszültségek) megjelenésével vehető figyelembe. Ez a nyomás, valamint a hidrosztatikai nyomás és a felületi feszültségből származó görbületi nyomás közösen határozza meg a ferrofluid felszínének alakját, illetve annak változásait.
Ha egy mágneses folyadékhoz erős neodímium mágnest közelítünk, a folyadék ‐ eredetileg sík ‐ felszínéből ,,tüskék'' nőnek ki. Minél erősebb a mágneses tér, annál kisebbek a tüskék, számuk viszont a mágneses tér növekedtével egyre nő. A sündisznóra emlékeztető alakzatok számos változatát csodálhatjuk meg az interneten, sőt, videókon még a kialakulásuk folyamatát is nyomon követhetjük.
Ha a mágneses folyadékot színes alátéttel ellátott üveglapra helyezzük, akkor a külső mágneses tér és egy másféle színű kártya visszatükröződésének hatására igen látványos, virágszirmokra emlékeztető alakzatok is létrejöhetnek (lásd a hátsó borító felső ábráját, melyet a National Geographic Magyarország szíves hozzájárulásával közlünk; ez volt ,,A nap képe'' 2005. november 11-én). Az újfajta anyag adta lehetőségek egyaránt megmozgatták a hivatásos fotóművészek és amatőr látványtervezők fantáziáját, de a fizikusoknak is korábban elképzelhetetlen kísérleti technikát kínálnak. Egyetlen példát említünk csupán: A Föld egész légkörének mozgása és az óceánokban végbemenő áramlások kulcsszerepet játszanak a globális klímaváltozás tanulmányozásában. Ezeknél az áramlásoknál meghatározó szerepe van a földgömb alakjának, valamint a Föld forgásából adódó Coriolis-erőknek. Ha modellezni akarjuk ezeket a jelenségeket, méghozzá nem csak számítógépen, hanem valódi laboratóriumi kísérletekkel, akkor valahogyan meg kell oldani, hogy a modellben a folyadék rajta maradjon egy forgó gömbön. Normál folyadék ezt nyilván nem teszi meg, egy mágneses folyadék azonban megfelelő mágneses terekkel ,,rávehető'' erre a nem szokványos viselkedésre.