फेरोफ्लुइड: Difference between revisions
No edit summary |
No edit summary |
||
| Line 2: | Line 2: | ||
[[File:Ferrofluid Magnet under glass edit.jpg|thumb|350px|कांच पर फेरोफ्लुइड, नीचे चुंबक के साथ]] | [[File:Ferrofluid Magnet under glass edit.jpg|thumb|350px|कांच पर फेरोफ्लुइड, नीचे चुंबक के साथ]] | ||
[[File:Steve Papell NASA ferrofluid developer in 1963.JPG|thumb|स्टीव पैपेल ने 1963 में नासा के लिए फेरोफ्लुइड का आविष्कार किया]] | [[File:Steve Papell NASA ferrofluid developer in 1963.JPG|thumb|स्टीव पैपेल ने 1963 में नासा के लिए फेरोफ्लुइड का आविष्कार किया]] | ||
{{Continuum mechanics| | {{Continuum mechanics|रियोलॉजी}} | ||
फेरोफ्लुइड [[तरल]] है जो [[चुंबक]] के ध्रुवों की ओर आकर्षित होता है। यह [[नैनोस्कोपिक स्केल]] [[फेरोमैग्नेटिज्म]] या [[फेरिमैग्नेटिक इंटरेक्शन]] पार्टिकल्स से बना कोलाइडयन तरल है जो विक्षनरी में निलंबित है: वाहक द्रव (सामान्यतः कार्बनिक विलायक या पानी)। क्लम्पिंग को रोकने के लिए प्रत्येक चुंबकीय कण को [[पृष्ठसक्रियकारक]] के साथ अच्छी तरह से लेपित किया जाता है। मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क में आने पर चुंबकीय धूल के अलग झुरमुट का निर्माण करते हुए, बड़े फेरोमैग्नेटिक कणों को सजातीय [[ कोलाइडयन का |कोलाइडयन का]] मिश्रण से बाहर निकाला जा सकता है। छोटे नैनोकणों का चुंबकीय आकर्षण इतना कमजोर होता है कि सर्फेक्टेंट का वैन डेर वाल्स बल चुंबकीय क्लंपिंग या [[flocculation|फ्लोक्यूलेशन]] को रोकने के लिए पर्याप्त होता है। फेरोफ्लुइड्स सामान्यतः बाहरी रूप से लागू क्षेत्र की अनुपस्थिति में चुंबकीयकरण को निरंतर नहीं रखते हैं और इस प्रकार अधिकांशतः फेरोमैग्नेट्स के अतिरिक्त सुपरपरामैग्नेट्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।<ref>{{cite journal|last1=Voit|first1=W.|last2=Kim|first2=D. K.|last3=Zapka|first3=W.|last4=Muhammed|first4=M.|last5=Rao|first5=K. V.|title=फेरोफ्लुइड्स में लेपित सुपरपरामैग्नेटिक आयरन ऑक्साइड नैनोकणों का चुंबकीय व्यवहार|journal=MRS Proceedings|date=21 March 2011|volume=676|doi=10.1557/PROC-676-Y7.8}}</ref>फेरोफ्लुइड्स के विपरीत, [[मैग्नेटोरियोलॉजिकल तरल पदार्थ]] (एमआर तरल पदार्थ) बड़े कणों वाले चुंबकीय तरल पदार्थ होते हैं। अर्थात्, फेरोफ्लुइड में मुख्य रूप से नैनोपार्टिकल्स होते हैं, जबकि MR द्रव में मुख्य रूप से माइक्रोमीटर-स्केल कण होते हैं। फेरोफ्लुइड में कण [[एक प्रकार कि गति|प्रकार कि गति]] द्वारा [[निलंबन (रसायन विज्ञान)]] होते हैं और सामान्यतः सामान्य परिस्थितियों में व्यवस्थित नहीं होते हैं, जबकि एमआर द्रव में कण ब्राउनियन गति द्वारा निलंबित होने के लिए बहुत भारी होते हैं। कणों और उनके वाहक द्रव के बीच निहित घनत्व अंतर के कारण एमआर द्रव में कण समय के साथ व्यवस्थित हो जाएंगे। परिणाम स्वरुप , फेरोफ्लुइड्स और एमआर तरल पदार्थों के बहुत अलग अनुप्रयोग हैं। | फेरोफ्लुइड [[तरल]] है जो [[चुंबक]] के ध्रुवों की ओर आकर्षित होता है। यह [[नैनोस्कोपिक स्केल]] [[फेरोमैग्नेटिज्म]] या [[फेरिमैग्नेटिक इंटरेक्शन]] पार्टिकल्स से बना कोलाइडयन तरल है जो विक्षनरी में निलंबित है: वाहक द्रव (सामान्यतः कार्बनिक विलायक या पानी)। क्लम्पिंग को रोकने के लिए प्रत्येक चुंबकीय कण को [[पृष्ठसक्रियकारक]] के साथ अच्छी तरह से लेपित किया जाता है। मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क में आने पर चुंबकीय धूल के अलग झुरमुट का निर्माण करते हुए, बड़े फेरोमैग्नेटिक कणों को सजातीय [[ कोलाइडयन का |कोलाइडयन का]] मिश्रण से बाहर निकाला जा सकता है। छोटे नैनोकणों का चुंबकीय आकर्षण इतना कमजोर होता है कि सर्फेक्टेंट का वैन डेर वाल्स बल चुंबकीय क्लंपिंग या [[flocculation|फ्लोक्यूलेशन]] को रोकने के लिए पर्याप्त होता है। फेरोफ्लुइड्स सामान्यतः बाहरी रूप से लागू क्षेत्र की अनुपस्थिति में चुंबकीयकरण को निरंतर नहीं रखते हैं और इस प्रकार अधिकांशतः फेरोमैग्नेट्स के अतिरिक्त सुपरपरामैग्नेट्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।<ref>{{cite journal|last1=Voit|first1=W.|last2=Kim|first2=D. K.|last3=Zapka|first3=W.|last4=Muhammed|first4=M.|last5=Rao|first5=K. V.|title=फेरोफ्लुइड्स में लेपित सुपरपरामैग्नेटिक आयरन ऑक्साइड नैनोकणों का चुंबकीय व्यवहार|journal=MRS Proceedings|date=21 March 2011|volume=676|doi=10.1557/PROC-676-Y7.8}}</ref>फेरोफ्लुइड्स के विपरीत, [[मैग्नेटोरियोलॉजिकल तरल पदार्थ]] (एमआर तरल पदार्थ) बड़े कणों वाले चुंबकीय तरल पदार्थ होते हैं। अर्थात्, फेरोफ्लुइड में मुख्य रूप से नैनोपार्टिकल्स होते हैं, जबकि MR द्रव में मुख्य रूप से माइक्रोमीटर-स्केल कण होते हैं। फेरोफ्लुइड में कण [[एक प्रकार कि गति|प्रकार कि गति]] द्वारा [[निलंबन (रसायन विज्ञान)]] होते हैं और सामान्यतः सामान्य परिस्थितियों में व्यवस्थित नहीं होते हैं, जबकि एमआर द्रव में कण ब्राउनियन गति द्वारा निलंबित होने के लिए बहुत भारी होते हैं। कणों और उनके वाहक द्रव के बीच निहित घनत्व अंतर के कारण एमआर द्रव में कण समय के साथ व्यवस्थित हो जाएंगे। परिणाम स्वरुप , फेरोफ्लुइड्स और एमआर तरल पदार्थों के बहुत अलग अनुप्रयोग हैं। | ||
| Line 96: | Line 96: | ||
{{portal|Physics}} | {{portal|Physics}} | ||
{{div col}} | {{div col}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|स्मार्ट तरल पदार्थ}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|चुंबकीय क्षेत्र देखने वाली फिल्म}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|मैग्नेटोरियोलॉजिकल तरल पदार्थ}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|इलेक्ट्रोरियो तार्किक तरल पदार्थ}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|चुंबकीय आयनिक तरल}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|प्लाज्मा भौतिकी}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|द्रव यांत्रिकी}} | ||
* {{annotated link| | * {{annotated link|सातत्यक यांत्रिकी}} | ||
{{div col end}} | {{div col end}} | ||
Revision as of 09:41, 18 May 2023
| Articles about |
| Electromagnetism |
|---|
 |
| Part of a series on |
| सातत्यक यांत्रिकी |
|---|
फेरोफ्लुइड तरल है जो चुंबक के ध्रुवों की ओर आकर्षित होता है। यह नैनोस्कोपिक स्केल फेरोमैग्नेटिज्म या फेरिमैग्नेटिक इंटरेक्शन पार्टिकल्स से बना कोलाइडयन तरल है जो विक्षनरी में निलंबित है: वाहक द्रव (सामान्यतः कार्बनिक विलायक या पानी)। क्लम्पिंग को रोकने के लिए प्रत्येक चुंबकीय कण को पृष्ठसक्रियकारक के साथ अच्छी तरह से लेपित किया जाता है। मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क में आने पर चुंबकीय धूल के अलग झुरमुट का निर्माण करते हुए, बड़े फेरोमैग्नेटिक कणों को सजातीय कोलाइडयन का मिश्रण से बाहर निकाला जा सकता है। छोटे नैनोकणों का चुंबकीय आकर्षण इतना कमजोर होता है कि सर्फेक्टेंट का वैन डेर वाल्स बल चुंबकीय क्लंपिंग या फ्लोक्यूलेशन को रोकने के लिए पर्याप्त होता है। फेरोफ्लुइड्स सामान्यतः बाहरी रूप से लागू क्षेत्र की अनुपस्थिति में चुंबकीयकरण को निरंतर नहीं रखते हैं और इस प्रकार अधिकांशतः फेरोमैग्नेट्स के अतिरिक्त सुपरपरामैग्नेट्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।[1]फेरोफ्लुइड्स के विपरीत, मैग्नेटोरियोलॉजिकल तरल पदार्थ (एमआर तरल पदार्थ) बड़े कणों वाले चुंबकीय तरल पदार्थ होते हैं। अर्थात्, फेरोफ्लुइड में मुख्य रूप से नैनोपार्टिकल्स होते हैं, जबकि MR द्रव में मुख्य रूप से माइक्रोमीटर-स्केल कण होते हैं। फेरोफ्लुइड में कण प्रकार कि गति द्वारा निलंबन (रसायन विज्ञान) होते हैं और सामान्यतः सामान्य परिस्थितियों में व्यवस्थित नहीं होते हैं, जबकि एमआर द्रव में कण ब्राउनियन गति द्वारा निलंबित होने के लिए बहुत भारी होते हैं। कणों और उनके वाहक द्रव के बीच निहित घनत्व अंतर के कारण एमआर द्रव में कण समय के साथ व्यवस्थित हो जाएंगे। परिणाम स्वरुप , फेरोफ्लुइड्स और एमआर तरल पदार्थों के बहुत अलग अनुप्रयोग हैं।
1963 में नासा के स्टीव पैपेल द्वारा तरल रॉकेट ईंधन बनाने के लिए फेरोफ्लुइड बनाने की प्रक्रिया का आविष्कार किया गया था जिसे चुंबकीय क्षेत्र को लागू करके भारहीन वातावरण में ईंधन पंप की ओर खींचा जा सकता था।[2] नाम फेरोफ्लुइड प्रस्तुत किया गया था, प्रक्रिया में सुधार हुआ, अधिक उच्च चुंबकीय तरल संश्लेषित, अतिरिक्त वाहक तरल पदार्थ की खोज की गई, और भौतिक रसायन विज्ञान आरई रोसेनवेग और सहयोगियों द्वारा स्पष्ट किया गया। इसके अतिरिक्त रोसेन्सविग ने द्रव यांत्रिकी की नई शाखा विकसित की जिसे फेरोहाइड्रोडायनामिक्स कहा जाता है जिसने फेरोफ्लुइड्स में पेचीदा भौतिक घटनाओं पर और सैद्धांतिक शोध किया।[3][4][5][6] 2019 में, मैसाचुसेट्स विश्वविद्यालय और बीजिंग रासायनिक प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने स्थायी रूप से चुंबकीय फेरोफ्लुइड बनाने में सफलता प्राप्त की जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को हटा दिए जाने पर अपने चुंबकत्व को निरंतर रखता है। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि छोटी बूंद के चुंबकीय गुणों को संरक्षित किया गया था, यदि आकार को भौतिक रूप से बदल दिया गया हो या इसे विभाजित किया गया हो।[7]
विवरण
.jpg)
फेरोफ्लुइड्स बहुत छोटे नैनोस्केल कणों (सामान्यतः 10 नैनोमीटर या उससे कम व्यास) मैग्नेटाइट, हेमटिट या लोहे से युक्त कुछ अन्य यौगिक और तरल (सामान्यतः तेल) से बने होते हैं। थर्मल आंदोलन के लिए यह वाहक तरल पदार्थ के भीतर समान रूप से फैलाने के लिए पर्याप्त छोटा है, और उनके लिए तरल पदार्थ की समग्र चुंबकीय प्रतिक्रिया में योगदान करने के लिए। यह उसी तरह है जैसे जलीय अनुचुम्बकीय लवण विलयन (जैसे कॉपर (II) सल्फेट या मैंगनीज (II) क्लोराइड का जलीय विलयन) में आयन विलयन को अनुचुंबकीय बनाते हैं। विशिष्ट फेरोफ्लुइड की संरचना मात्रा के अनुसार लगभग 5% चुंबकीय ठोस, 10% सर्फेक्टेंट और 85% वाहक है।[8]
फेरोफ्लुइड्स में कण तरल में फैले हुए होते हैं, अधिकांशतः सर्फेक्टेंट का उपयोग करते हैं, और इस प्रकार फेरोफ्लुइड्स कोलाइड होते हैं - पदार्थ की से अधिक अवस्थाओं के गुणों वाली सामग्री। इस स्थिति में, पदार्थ की दो अवस्थाएँ ठोस धातु और तरल होती हैं।[9] चुंबकीय क्षेत्र के अनुप्रयोग के साथ चरणों को बदलने की यह क्षमता उन्हें सील (यांत्रिक), स्नेहक के रूप में उपयोग करने की अनुमति देती है, और भविष्य के नैनोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम में और अनुप्रयोगों को खोल सकती है।
ट्रू फेरोफ्लुइड्स स्थिर होते हैं। इसका मतलब यह है कि ठोस कण बहुत मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में भी एकत्रित या चरण अलग नहीं होते हैं। चूंकि, सर्फेक्टेंट समय के साथ (कुछ वर्षों में) टूटने लगता है, और अंततः नैनो-कण ढेर हो जाएंगे, और वे अलग हो जाएंगे और तरल पदार्थ की चुंबकीय प्रतिक्रिया में योगदान नहीं देंगे।
मैग्नेटोरियोलॉजिकल फ्लुइड (एमआरएफ) शब्द फेरोफ्लुइड्स (FF) के समान तरल पदार्थ को संदर्भित करता है जो चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में जम जाता है। मैग्नेटोरियोलॉजिकल तरल पदार्थ में माइक्रोमीटर स्केल चुंबकीय कण होते हैं जो फेरोफ्लुइड्स की तुलना में परिमाण के से तीन ऑर्डर बड़े होते हैं।
चूंकि, फेरोफ्लुइड पर्याप्त उच्च तापमान पर अपने चुंबकीय गुणों को खो देते हैं, जिसे क्यूरी तापमान के रूप में जाना जाता है।
सामान्य-क्षेत्र की अस्थिरता
जब अनुचुंबकीय तरल पदार्थ मजबूत लंबवत चुंबकीय क्षेत्र के अधीन होता है, तो सतह चोटियों और घाटियों का नियमित पैटर्न बनाती है। इस प्रभाव को रोसेन्सविग या सामान्य क्षेत्र की अस्थिरता के रूप में जाना जाता है। अस्थिरता चुंबकीय क्षेत्र द्वारा संचालित होती है; यह विचार करके समझाया जा सकता है कि द्रव का कौन सा आकार सिस्टम की कुल ऊर्जा को कम करता है।[10]
चुंबकीय ऊर्जा की दृष्टि से चोटियाँ और घाटियाँ ऊर्जावान रूप से अनुकूल हैं। नालीदार विन्यास में, चुंबकीय क्षेत्र चोटियों में केंद्रित होता है; चूँकि द्रव हवा की तुलना में अधिक सरलता से चुम्बकित होता है, यह चुंबकीय ऊर्जा को कम करता है। परिणामस्वरूप तरल पदार्थ के स्पाइक्स क्षेत्र की रेखाओं को अंतरिक्ष में तब तक घुमाते हैं जब तक कि इसमें सम्मलित बलों का संतुलन न हो।[11]
साथ ही चोटियों और घाटियों के निर्माण को गुरुत्वाकर्षण और सतह तनाव द्वारा प्रतिरोधित किया जाता है। घाटियों से तरल पदार्थ को ऊपर और स्पाइक्स में ले जाने और तरल पदार्थ के सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। सारांश में, गलियारों के गठन से विशिष्ट सतह ऊर्जा और तरल की गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा बढ़ जाती है, किन्तु चुंबकीय ऊर्जा कम हो जाती है। गलियारे केवल महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र की ताकत से ऊपर बनेंगे, जब चुंबकीय ऊर्जा में कमी सतह और गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा शर्तों में वृद्धि से अधिक हो जाती है।[12]
फेरोफ्लुइड्स में असाधारण उच्च चुंबकीय संवेदनशीलता होती है और गलियारों की प्रारंभिक के लिए महत्वपूर्ण चुंबकीय क्षेत्र को छोटे बार चुंबक द्वारा महसूस किया जा सकता है।
सामान्य फेरोफ्लुइड सर्फेक्टेंट
नैनोकणों को कोट करने के लिए उपयोग किए जाने वाले साबुन के सर्फेक्टेंट में सम्मलित हैं, किन्तु इन तक सीमित नहीं हैं:
ये सर्फेक्टेंट नैनोकणों को आपस में टकराने से रोकते हैं, इसलिए कण निलंबन से बाहर नहीं गिर सकते हैं और न ही चुंबक के पास चुंबकीय धूल के ढेर में टकरा सकते हैं। मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर भी आदर्श फेरोफ्लुइड में चुंबकीय कण कभी भी व्यवस्थित नहीं होते हैं। सर्फेक्टेंट में रासायनिक ध्रुवीय सिर और गैर-ध्रुवीय पूंछ (या इसके विपरीत) होती है, जिनमें से नैनोकणों का सोखना होता है, जबकि गैर-ध्रुवीय पूंछ (या ध्रुवीय सिर) वाहक माध्यम में चिपक जाती है, जिससे उलटा या नियमित मिसेल बनता है। , क्रमशः, कण के आसपास। इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण तब कणों के ढेर को रोकता है।
जबकि सर्फेक्टेंट फेरोफ्लुइड्स में बसने की दर को बढ़ाने में उपयोगी होते हैं, वे द्रव के चुंबकीय गुणों (विशेष रूप से, द्रव के चुंबकीय संतृप्ति) में भी बाधा डालते हैं। सर्फैक्टेंट्स (या किसी अन्य विदेशी कण) को जोड़ने से इसकी सक्रिय अवस्था में फेरोपार्टिकल्स की पैकिंग घनत्व कम हो जाती है, इस प्रकार द्रव की ऑन-स्टेट चिपचिपाहट कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप नरम सक्रिय द्रव होता है। जबकि ऑन-स्टेट श्यानता (सक्रिय द्रव की कठोरता) कुछ फेरोफ्लुइड अनुप्रयोगों के लिए कम चिंता का विषय है, यह उनके अधिकांश वाणिज्यिक और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए प्राथमिक द्रव संपत्ति है और इसलिए विचार करते समय समझौता किया जाना चाहिए- राज्य चिपचिपाहट बनाम फेरोफ्लुइड की बसने की दर।
अनुप्रयोग
वर्तमान
इलेक्ट्रॉनिक उपकरण
हार्ड डिस्क में कताई ड्राइव शाफ्ट के चारों ओर तरल सील (यांत्रिक) बनाने के लिए फेरोफ्लुइड्स का उपयोग किया जाता है। घूर्णन शाफ्ट चुंबक से घिरा हुआ है। चुंबक और शाफ्ट के बीच की खाई में रखी गई फेरोफ्लुइड की छोटी मात्रा, इसके आकर्षण से बनी रहेगी चुंबक को। चुंबकीय कणों का द्रव अवरोधक बनाता है जो मलबे को हार्ड ड्राइव के इंटीरियर में प्रवेश करने से रोकता है। फेरोटेक के इंजीनियरों के अनुसार, घूर्णन शाफ्ट पर फेरोफ्लुइड सील सामान्यतः 3 से 4 साई का सामना करते हैं; उच्च दबावों को झेलने में सक्षम असेंबली बनाने के लिए अतिरिक्त मुहरों को ढेर किया जा सकता है।
मैकेनिकल इंजीनियरिंग
फेरोफ्लुइड्स में घर्षण कम करने की क्षमता होती है। यदि पर्याप्त मजबूत चुंबक की सतह पर लगाया जाता है, जैसे कि नियोडिमियम से बना, तो यह चुंबक को न्यूनतम प्रतिरोध के साथ चिकनी सतहों पर सरकने का कारण बन सकता है।
यांत्रिक और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में अर्ध-सक्रिय डैम्पर्स में फेरोफ्लुइड्स का भी उपयोग किया जा सकता है। जबकि निष्क्रिय डैम्पर्स सामान्यतः भारी होते हैं और विशेष कंपन स्रोत को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किए जाते हैं, सक्रिय डैम्पर्स अधिक शक्ति का उपभोग करते हैं। फेरोफ्लुइड आधारित डैम्पर्स इन दोनों मुद्दों को हल करते हैं और हेलीकॉप्टर समुदाय में लोकप्रिय हो रहे हैं, जिसे बड़े जड़त्वीय और वायुगतिकीय कंपन से निपटना पड़ता है।
पदार्थ विज्ञान अनुसंधान
फेरोफ्लुइड्स का उपयोग फ्रांसिस कड़वा द्वारा विकसित तकनीक का उपयोग करके फेरोमैग्नेटिक सामग्री की सतह पर चुंबकीय डोमेन संरचनाओं की छवि के लिए किया जा सकता है।[13]
1973 से प्रारंभ होकर, वॉयस कॉइल से गर्मी को दूर करने के लिए लाउडस्पीकरों में फेरोफ्लुइड्स का उपयोग किया गया है, और शंकु के संचलन को निष्क्रिय रूप से भिगोने के अनुपात में किया गया है। वे स्पीकर के चुंबक द्वारा जगह में आयोजित वॉयस कॉइल के चारों ओर सामान्य रूप से वायु अंतराल में रहते हैं। चूंकि फेरोफ्लुइड पैरामैग्नेटिक होते हैं, वे क्यूरी के नियम का पालन करते हैं और इस प्रकार उच्च तापमान पर कम चुंबकीय हो जाते हैं। ध्वनि कॉइल (जो गर्मी उत्पन्न करता है) के पास रखा गया मजबूत चुंबक गर्म फेरोफ्लुइड की तुलना में ठंडे फेरोफ्लुइड को अधिक आकर्षित करेगा और इस प्रकार गर्म फेरोफ्लुइड को इलेक्ट्रिक वॉयस कॉइल से दूर और ताप सिंक की ओर धकेल देगा। यह अपेक्षाकृत कुशल शीतलन विधि है जिसके लिए अतिरिक्त ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता नहीं होती है।[14] ध्वनिक अनुसंधान के बॉब बर्कोवित्ज़ ने 1972 में फेरोफ्लुइड का अध्ययन करना प्रारंभ किया, इसका उपयोग ट्वीटर की अनुनाद को नम करने के लिए किया। मैसाचुसेट्स में एपिक्योर के डाना हैथवे 1974 में ट्वीटर डंपिंग के लिए फेरोफ्लुइड का उपयोग कर रहे थे, और उन्होंने शीतलन तंत्र पर ध्यान दिया। बेकर इलेक्ट्रॉनिक्स के फ्रेड बेकर और लो मेलिलो भी 1976 में प्रारंभिक गोद लेने वाले थे, मेलिलो फेरोफ्लुइडिक्स में सम्मलित होने और 1980 में पेपर प्रकाशित करने के साथ।[15] कंसर्ट साउंड में, शोको ने 1979 में कूलिंग वूफर के लिए फेरोफ्लुइड का उपयोग करना प्रारंभ किया।[16] पैनासोनिक 1979 में वाणिज्यिक लाउडस्पीकरों में फेरोफ्लुइड लगाने वाला पहला एशियाई निर्माता था। 1980 के दशक की प्रारंभिक में यह क्षेत्र तेजी से बढ़ा। आज, लगभग 300 मिलियन ध्वनि उत्पन्न करने वाले ट्रांसड्यूसर प्रति वर्ष अंदर फेरोफ्लुइड के साथ उत्पादित होते हैं, जिसमें लैपटॉप, सेल फोन, हेडफ़ोन और ईयरबड में स्थापित स्पीकर सम्मलित हैं।[17]
सेल अलगाव
एंटीबॉडी या सामान्य कैप्चर एजेंटों जैसे स्ट्रेप्टाविडिन (एसए) या चूहे विरोधी माउस आईजी (रैम) के साथ संयुग्मित फेरोफ्लुइड्स का उपयोग इम्यूनोमैग्नेटिक जुदाई में किया जाता है, जो सेल छँटाई का सबसेट है।[18] इन संयुग्मित फेरोफ्लुइड्स का उपयोग कोशिकाओं को लक्षित करने के लिए बाँधने के लिए किया जाता है, और फिर चुंबकीय रूप से उन्हें कम-ग्रेडिएंट चुंबकीय विभाजक का उपयोग करके सेल मिश्रण से अलग किया जाता है। इन फेरोफ्लुइड्स में पित्रैक उपचार, जीन थेरेपी, सेलुलर निर्माण जैसे एप्लिकेशन हैं।
ऑडियो-विज़ुअलाइज़ेशन
सौंदर्य पक्ष पर, ध्वनि की कल्पना करने के लिए फेरोफ्लुइड्स प्रदर्शित किए जा सकते हैं। उस प्रयोजन के लिए, फेरोफ्लुइड की बूँद को स्पष्ट तरल में निलंबित कर दिया जाता है। इलेक्ट्रोमैग्नेट वॉल्यूम या संगीत की ऑडियो आवृत्ति के उत्तर में फेरोफ्लूइड के आकार पर कार्य करता है, जिससे इसे गाने के ट्रेबल या बास पर श्रेष्ठ प्रतिक्रिया करने की अनुमति मिलती है।[19][20]
पूर्व
चिकित्सा अनुप्रयोग
चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में एमआरआई कंट्रास्ट एजेंट के रूप में उपयोग के लिए कई फेरोफ्लुइड्स का विपणन किया गया था, जो कंट्रास्ट प्रदान करने के लिए विभिन्न ऊतकों के चुंबकीय विश्राम समय में अंतर पर निर्भर करते हैं।[21][22] कई एजेंटों को प्रस्तुत किया गया और फिर बाजार से वापस ले लिया गया, जिसमें फेरिडेक्स आई.वी. (एंडोरेम और फेरुमॉक्साइड्स के रूप में भी जाना जाता है), 2008 में बंद कर दिया गया;[23] रिसोविस्ट (क्लिआविस्ट के रूप में भी जाना जाता है), 2001 से 2009;[24] सिनेरेम (जिसे कॉम्बीडेक्स भी कहा जाता है), 2007 में वापस ले लिया गया;[25] लुमिरेम (गैस्ट्रोमार्क के रूप में भी जाना जाता है), 1996[26] 2012 तक;[27][28] क्लेरिस्कन (जिसे पीईजी-फेरो, फेरुग्लोस, और NC100150 के रूप में भी जाना जाता है), जिसका विकास सुरक्षा चिंताओं के कारण बंद कर दिया गया था।[29]
भविष्य
अंतरिक्ष यान प्रणोदन
चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में फेरोफ्लुइड्स को नैनोमीटर-स्केल सुई जैसी तेज युक्तियों को स्वयं-इकट्ठा करने के लिए बनाया जा सकता है। जब वे महत्वपूर्ण पतलेपन तक पहुँचते हैं, तो सुइयाँ जेट का उत्सर्जन करना प्रारंभ कर देती हैं जिनका उपयोग भविष्य में क्यूबसैट जैसे छोटे उपग्रहों को चलाने के लिए थ्रस्टर तंत्र के रूप में किया जा सकता है।[30]
विश्लेषणात्मक उपकरण
फेरोफ्लुइड्स में उनके अपवर्तक गुणों के कारण कई ऑप्टिकल अनुप्रयोग होते हैं; अर्थात प्रत्येक कण, चुम्बक, प्रकाश को परावर्तित करता है। इन अनुप्रयोगों में ध्रुवीकरणकर्ता और विश्लेषक के बीच रखे तरल की विशिष्ट चिपचिपाहट को मापना सम्मलित है, जो हीलियम-नियॉन लेजर द्वारा प्रकाशित होता है।[31]
चिकित्सा अनुप्रयोग
चुंबकीय दवा लक्ष्यीकरण के लिए फेरोफ्लुइड्स प्रस्तावित किए गए हैं। इस प्रक्रिया में दवाओं को फेरोफ्लूइड से जोड़ा या संलग्न किया जाएगा और चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करके लक्षित और श्रेष्ठ रूप से जारी किया जा सकता है।[32] विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करने के लिए लक्षित चुंबकीय अतिताप के लिए भी यह प्रस्तावित किया गया है।[33] ऊतक को दूसरे से अलग करने के लिए नैनोसर्जरी के रूप में भी प्रस्तावित किया गया है - उदाहरण के लिए ऊतक से ट्यूमर जिसमें यह विकसित हुआ है।[21]
उष्णता हस्तांतरण
अलग-अलग संवेदनशीलता के साथ फेरोफ्लुइड पर लगाया गया बाहरी चुंबकीय क्षेत्र (उदाहरण के लिए, तापमान प्रवणता के कारण) गैर-समान चुंबकीय शरीर बल में परिणाम होता है, जो थर्मोमैग्नेटिक संवहन नामक गर्मी हस्तांतरण के रूप में होता है। गर्मी हस्तांतरण का यह रूप तब उपयोगी हो सकता है जब पारंपरिक संवहन गर्मी हस्तांतरण अपर्याप्त हो; उदाहरण के लिए, लघु सूक्ष्म उपकरणों में या सूक्ष्म गुरुत्व स्थितियों के अनुसार है।
उपयुक्त संरचना के फेरोफ्लुइड्स तापीय चालकता में अत्यधिक वृद्धि प्रदर्शित कर सकते हैं (k; आधार द्रव तापीय चालकता का ~300%)। के में बड़ी वृद्धि नैनोकणों के माध्यम से गर्मी के कुशल परिवहन के कारण है। चिपचिपाहट अनुपात के लिए ट्यून करने योग्य तापीय चालकता के साथ विशेष चुंबकीय नैनोफ्लुइड्स का उपयोग बहुक्रियाशील 'स्मार्ट सामग्री' के रूप में किया जा सकता है जो गर्मी को दूर कर सकता है और कंपन (डैम्पर) को भी रोक सकता है। इस तरह के तरल पदार्थ माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों और माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) में आवेदन पा सकते हैं।[34]
प्रकाशिकी
पृथ्वी-आधारित खगोलीय ऑप्टिकल दूरबीनों के लिए फेरोफ्लूइड से अनुकूली प्रकाशिकी आकार-स्थानांतरित चुंबकीय दर्पण बनाने के लिए अनुसंधान चल रहा है।[35] प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य का चयन करने के लिए ऑप्टिकल फिल्टर का उपयोग किया जाता है। फिल्टर का प्रतिस्थापन बोझिल है, खासकर जब तरंग दैर्ध्य को ट्यून करने योग्य प्रकार के लेजर के साथ लगातार बदल दिया जाता है। फेरोफ्लुइड इमल्शन का उपयोग करके चुंबकीय क्षेत्र को अलग-अलग तरंग दैर्ध्य के लिए ट्यून करने योग्य ऑप्टिकल फिल्टर बनाया जा सकता है।[36]
ऊर्जा संचयन
फेरोफ्लुइड्स पर्यावरण से कंपन ऊर्जा प्राप्त करने का रोचक अवसर प्रदान करते हैं। कम आवृत्ति (<100 हर्ट्ज) कंपनों के संचयन के उपस्तिथ विधियों के लिए ठोस गुंजयमान संरचनाओं के उपयोग की आवश्यकता होती है। फेरोफ्लुइड्स के साथ, ऊर्जा हारवेस्टर डिजाइनों को अब ठोस संरचना की आवश्यकता नहीं है। फेरोफ्लुइड आधारित ऊर्जा संचयन का सरल उदाहरण स्थायी चुंबक से घिरे कंटेनर के चारों ओर लिपटे कॉइल के अंदर बिजली उत्पन्न करने के लिए बाहरी यांत्रिक कंपन का उपयोग करने के लिए फेरोफ्लुइड को कंटेनर के अंदर रखना है।[37] पहले फेरोफ्लूइड को कंटेनर के अंदर रखा जाता है जो तार के तार से लपेटा जाता है। फिर फेरोफ्लुइड को स्थायी चुंबक का उपयोग करके बाहरी रूप से चुम्बकित किया जाता है। जब बाहरी कंपन के कारण फेरोफ्लुइड कंटेनर में इधर-उधर हो जाता है, तो तार के तार के संबंध में चुंबकीय प्रवाह क्षेत्रों में परिवर्तन होता है। फैराडे के प्रेरण के कानून के माध्यम से | फैराडे के विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून के माध्यम से, चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन के कारण तार के तार में वोल्टेज प्रेरित होता है।[37]
यह भी देखें
- स्मार्ट तरल पदार्थ
- चुंबकीय क्षेत्र देखने वाली फिल्म
- मैग्नेटोरियोलॉजिकल तरल पदार्थ
- इलेक्ट्रोरियो तार्किक तरल पदार्थ
- मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स
- चुंबकीय आयनिक तरल
- प्लाज्मा भौतिकी
- द्रव यांत्रिकी – Branch of physics concerned with the mechanics of fluids (liquids, gases, and plasmas)
- सातत्यक यांत्रिकी – Branch of physics which studies the behavior of materials modeled as continuous masses
संदर्भ
- ↑ Voit, W.; Kim, D. K.; Zapka, W.; Muhammed, M.; Rao, K. V. (21 March 2011). "फेरोफ्लुइड्स में लेपित सुपरपरामैग्नेटिक आयरन ऑक्साइड नैनोकणों का चुंबकीय व्यवहार". MRS Proceedings. 676. doi:10.1557/PROC-676-Y7.8.
- ↑ US Patent # 3215572 filed Oct 9, 1963 https://www.google.com/patents/US3215572
- ↑ Rosensweig, R.E. (1997), Ferrohydrodynamics, Dover Books on Physics, Courier Corporation, ISBN 9780486678344
- ↑ Shliomis, Mark I. (2001), "Ferrohydrodynamics: Testing a third magnetization equation", Physical Review, 64 (6): 060501, arXiv:cond-mat/0106415, Bibcode:2001PhRvE..64f0501S, doi:10.1103/PhysRevE.64.060501, PMID 11736163, S2CID 37161240
- ↑ Gollwitzer, Christian; Krekhova, Marina; Lattermann, Günter; Rehberg, Ingo; Richter, Reinhard (2009), "Surface instabilities and magnetic soft matter", Soft Matter, 5 (10): 2093, arXiv:0811.1526, Bibcode:2009SMat....5.2093G, doi:10.1039/b820090d, S2CID 17537054
- ↑ Singh, Chamkor; Das, Arup K.; Das, Prasanta K. (2016), "Flow restrictive and shear reducing effect of magnetization relaxation in ferrofluid cavity flow", Physics of Fluids, 28 (8): 087103, Bibcode:2016PhFl...28h7103S, doi:10.1063/1.4960085
- ↑ Lawrence Berkeley National Laboratory (July 18, 2019). "New laws of attraction: Scientists print magnetic liquid droplets". phys.org (in English). Retrieved 2019-07-19.
- ↑ Helmenstine, Anne Marie. "लिक्विड मैग्नेट कैसे बनाएं". ThoughtCo. Retrieved 2018-07-09.
- ↑ "शब्दावली सूची". education.jlab.org (in English). Retrieved 2018-07-09.
- ↑ Andelman & Rosensweig 2009, pp. 20–21.
- ↑ Andelman & Rosensweig 2009, pp. 21, 23, Fig. 11.
- ↑ Andelman & Rosensweig 2009, pp. 21.
- ↑ Mee, C D (1950-08-01). "कड़वे पैटर्न के निर्माण में कोलाइड ढेर का तंत्र". Proceedings of the Physical Society, Section A. 63 (8): 922. Bibcode:1950PPSA...63..922M. doi:10.1088/0370-1298/63/8/122. ISSN 0370-1298.
- ↑ Rlums, Elmars (1995). "New Applications of Heat and Mass Transfer Processes in Temperature Sensitive Magnetic Fluids" (PDF). Brazilian Journal of Physics. 25 (2).
- ↑ Melillo, L. and Raj, K. (1980). "Ferrofluids as a Means of Controlling Woofer Design Parameters," Journal of the Audio Engineering Society, Volume 29, No. 3, March 1981, pp. 132-139.
- ↑ Free, John (June 1979). "चुंबकीय तरल पदार्थ". Popular Science. p. 61.
- ↑ "फेरोफ्लुइड का संक्षिप्त इतिहास". Ferrofluid Displays, Art, and Sculptures | Concept Zero.
- ↑ "Ferrofluid – BioMagnetic Solutions". biomagneticsolutions.com. Archived from the original on 2020-07-14.
- ↑ "साउंड रिएक्टिव ब्लूटूथ स्पीकर मैग्नेटिक फेरोफ्लूड का उपयोग रियल-लाइफ विनैम्प विज़ुअलाइज़र बनने के लिए करता है". 21 April 2021.
- ↑ "फेरोफ्लुइड डिस्प्ले सेल ब्लूटूथ स्पीकर". YouTube.
- ↑ 21.0 21.1 Scherer, C.; Figueiredo Neto, A. M. (2005). "Ferrofluids: Properties and Applications" (PDF). Brazilian Journal of Physics. 35 (3A): 718–727. Bibcode:2005BrJPh..35..718S. doi:10.1590/S0103-97332005000400018.
- ↑ Wang, YX (December 2011). "Superparamagnetic iron oxide based MRI contrast agents: Current status of clinical application". Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 1 (1): 35–40. doi:10.3978/j.issn.2223-4292.2011.08.03. PMC 3496483. PMID 23256052.
- ↑ "फेरिडेक्स - उत्पाद - एएमएजी फार्मास्यूटिकल्स". Amagpharma.com. Archived from the original on 2012-06-15. Retrieved 2012-06-20.
- ↑ Softways. "Magnetic Resonance TIP - MRI Database : Resovist". Mr-tip.com. Retrieved 2012-06-20.
- ↑ "AMAG Pharmaceuticals, Inc. ने यूरोप में Sinerem(TM) पर अपडेट की घोषणा की। - मुफ्त ऑनलाइन लाइब्रेरी". Thefreelibrary.com. 2007-12-13. Retrieved 2012-06-20.
- ↑ "Newly Approved Drug Therapies (105) GastroMARK, Advanced Magnetics". CenterWatch. Retrieved 2012-06-20.
- ↑ "AMAG Form 10-K For the Fiscal Year Ended December 31, 2013". SEC Edgar.
- ↑ "NDA 020410 for GastroMark". FDA. Retrieved 12 February 2017.
- ↑ Wang, Yi-Xiang J. (2011). "Superparamagnetic iron oxide based MRI contrast agents: Current status of clinical application". Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 1 (1): 35–40. doi:10.3978/j.issn.2223-4292.2011.08.03. PMC 3496483. PMID 23256052.
- ↑ Raval, Siddharth (2013-10-17). "नैनोसेट्स के लिए नोवेल थ्रस्टर्स विकसित किए जा रहे हैं". Space Safety Magazine (in English). Retrieved 2018-07-09.
- ↑ Pai, Chintamani; Shalini, M; Radha, S (2014). "फेरोफ्लुइड्स में क्षणिक ऑप्टिकल घटना". Procedia Engineering. 76: 74–79. doi:10.1016/j.proeng.2013.09.250.
- ↑ Kumar, CS; Mohammad, F (14 August 2011). "अतिताप-आधारित चिकित्सा और नियंत्रित दवा वितरण के लिए चुंबकीय नैनो सामग्री". Advanced Drug Delivery Reviews. 63 (9): 789–808. doi:10.1016/j.addr.2011.03.008. PMC 3138885. PMID 21447363.
- ↑ Kafrouni, L; Savadogo, O (December 2016). "चुंबकीय अतिताप के लिए चुंबकीय नैनोकणों पर हालिया प्रगति". Progress in Biomaterials. 5 (3–4): 147–160. doi:10.1007/s40204-016-0054-6. PMC 5304434. PMID 27995583.
- ↑ Shima, P. D.; Philip, John (2011). "एक बाहरी उत्तेजना का उपयोग करके नैनोफ्लुइड्स की तापीय चालकता और रियोलॉजी की ट्यूनिंग". The Journal of Physical Chemistry C. 115 (41): 20097. doi:10.1021/jp204827q.
- ↑ Hecht, Jeff (7 November 2008). "मॉर्फिंग मिरर खगोलविदों के लिए आसमान को साफ कर सकता है". New Scientist.
- ↑ Philip, John; Jaykumar, T; Kalyanasundaram, P; Raj, Baldev (2003). "एक ट्यून करने योग्य ऑप्टिकल फिल्टर". Measurement Science and Technology. 14 (8): 1289. Bibcode:2003MeScT..14.1289P. doi:10.1088/0957-0233/14/8/314. S2CID 250923543.
- ↑ 37.0 37.1 Bibo, A.; Masana, R.; King, A.; Li, G.; Daqaq, M.F. (June 2012). "इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फेरोफ्लुइड-आधारित एनर्जी हारवेस्टर". Physics Letters A. 376 (32): 2163–2166. Bibcode:2012PhLA..376.2163B. doi:10.1016/j.physleta.2012.05.033.
ग्रन्थसूची
- Andelman, David; Rosensweig, Ronald E. (2009). "The Phenomenology of Modulated Phases: From Magnetic Solids and Fluids to Organic Films and Polymers". In Tsori, Yoav; Steiner, Ullrich (eds.). Polymers, liquids and colloids in electric fields: interfacial instabilities, orientation and phase transitions. pp. 1–56. Bibcode:2009plce.book.....T. doi:10.1142/7266. ISBN 978-981-4271-68-4.
{{cite book}}:|journal=ignored (help) - Berger, Patricia; Nicholas B. Adelman; Katie J. Beckman; Dean J. Campbell; Ellis, Arthur B.; Lisensky, George C. (1999). "Preparation and properties of an aqueous ferrofluid". Journal of Chemical Education. 76 (7): 943–948. Bibcode:1999JChEd..76..943B. doi:10.1021/ed076p943. ISSN 0021-9584.
बाहरी संबंध
- How ferrofluid works video on YouTube
- A comparison of ferrofluid and MR fluid (at the bottom of the page)
- Chemistry comes alive: Ferrofluid (subscription required)
- Sachiko Kodama art projects: Ferrofluid Sculptures (Google Video) Archived 2006-08-05 at the Wayback Machine, Ferrofluid Sculptures
- Daniel Rutter has some fun with Ferrofluid
- Marketing material at INVENTUS Engineering GmbH website: High pressure valve
- Liquid seal for Stirling piston (video) on YouTube
- FerroFluid Synthesis
- Teaching materials: Interdisciplinary education group: Ferrofluids (contains videos and a lab for synthesis of ferrofluid)
- "Synthesis of an Aqueous Ferrofluid". voh.chem.ucla.edu. Retrieved 2018-07-09.
- Solomon Papell Obituary - Cleveland Heights, OH
- Solomon Papell Obituary - Cleveland Heights, OH
