Les Ferrofluides
Etant tombé sur un article dans un magasine,nous avons choisi dans le thème«nouveauxmatériaux » d’étudier cet élément par ...
1/-Quest ce quun ferrofluideA)- Définition.Le ferrofluide est une sorte de "limaille liquide",une suspension denanocristau...
B)-Son origine.Les ferrofluides sont apparus dans la deuxième moitié du XXesiècle. Ilsnexistent pas à létat naturel, il a ...
2)-Comment les créer?A)-Obtention d’un ferrofluide artisanal.Pour créer notre propre ferrofluide,nous avons trouvé deux pr...
C’est donc celle ci sans hésité qui fut la plus concluante car nous avonsobtenue une interaction assez forte pour pouvoir ...
B)-Expérimentation d’un ferrofluide Industrielle.Lors de l’expérimentation d’un ferrofluide industrielle,nous avons puobse...
3)-Comment fonctionnent-ils?A)-Leurs compositions.Deux constituants entrent dans la composition d’un ferrofluide : des par...
Le liquide porteurOn en distingue deux types :● Les solvants organiques : essentiellement utilisés dans les applications c...
B)Propriétés Magnétiques.Laimantation dun ferrofluide à saturation est égale, à la dilution près, à celle des matériauxqui...
4)-Ses applications dans la vie quotidienne?Impression des billetsLes ferrofluides limitent les contrefaçons en étant empl...
MédecineDans le domaine de la médecine et de la recherche en biologie, les ferrofluides sont utilisés pour trier desgroupe...
Sitographie:-http://fr.wikipedia.org/wiki/Ferrofluide-http://www.nikopik.com/2012/10/comment-fabriquer-du-ferrofluide.html...
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  1. 1. Les Ferrofluides
  2. 2. Etant tombé sur un article dans un magasine,nous avons choisi dans le thème«nouveauxmatériaux » d’étudier cet élément par simple curiosité. Ayant vu aussi que lesferrofluides avaient des applications dans de nombreux domaines tel que la médecine,une branche de notre filière,cela nous a conforté dans ce choix. De plus selon dessource,ce serait un élément essentiel pour l’avenir.En outre,nous avons vu après quelque brève recherche que les ferrofluides impliquaientquelques notions de physiques,de chimies et de maths selon son champ d’application.Problématique : A quoi est due la réaction des ferrofluides en présence de sourcemagnétique ?Dans un premier temps nous allons introduire ce qu’est un ferrofluide, de plus nouschercherons comment le créer et pour finiensuite nous chercherons comment celafonctionne et pour finir nous nous pencherons sur leurs nombreuses utilisations dans lavie.
  3. 3. 1/-Quest ce quun ferrofluideA)- Définition.Le ferrofluide est une sorte de "limaille liquide",une suspension denanocristaux de magnétite, de minuscules aimants de 10 nm de diamètre.Du coup, si vous approchez un ou des aimants de la paroi de la celluleferrofluide, le liquide ferrofluide suit les lignes de champ magnétique.On voit alors apparaître des cônes qui permettent de visualiseradmirablement ces lignes de champ. Vous pouvez "jouer" à faire passer lefluide dune paroi à lautre par la seule influence daimants.http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=29K0GGPY0KA
  4. 4. B)-Son origine.Les ferrofluides sont apparus dans la deuxième moitié du XXesiècle. Ilsnexistent pas à létat naturel, il a donc fallu les synthétiser. La premièreapproche des fluides magnétiques a été réalisée par Wilson en 1779 qui apréparé un fluide constitué de fines particules de fer dans de leau. CestStephen Papell en 1963 qui a effectué cette synthèse en mélangeant de lapoudre de magnétite à du kérosène en présence dacide oléique (huile). Il aensuite, dans le but dobtenir des nanoparticules.Pour la première fois, unferrofluide stable était créé.
  5. 5. 2)-Comment les créer?A)-Obtention d’un ferrofluide artisanal.Pour créer notre propre ferrofluide,nous avons trouvé deux principalestechniques,la première consiste a mélanger du Toner et de l’huile naturelle,néanmoins celle ci n’as pas eu le succès attendue. Pour la deuxièmetechnique,nous avons trouver un site anglais qui proposait un protocole pourcréer un ferrofluide,pour cela nous avons du traduire le protocole ci-dessous :-Mesurer 2.5 mL de Chlorure ferrique dans un becher.Diluer en ajoutant 2.5 mL deau distilée.-Mettre quelque petit morceaux de laine dacier jusqua ce que la solution devienne vert fluo.-Filtrer le tout dans un becher.-Prelever 4 mL de solution et ajouter 4 mL de chlorure ferrique.-Ajouter 40 mL damonniaque.-Chauffer la solution,arrivé a 48°C,ajouter 1 mL dacide oléique.-Attendre le temps que la solution se réduise a 40 mL.-Ajouter 20 mL de cyclohexane lorsque la solution est refroidit.-Vous observerez deux couches distinct,celle du dessus est le ferrofluide attendu.
  6. 6. C’est donc celle ci sans hésité qui fut la plus concluante car nous avonsobtenue une interaction assez forte pour pouvoir obtenir un mouvement duferrofluide .https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=bXlpK79SI2Y
  7. 7. B)-Expérimentation d’un ferrofluide Industrielle.Lors de l’expérimentation d’un ferrofluide industrielle,nous avons puobservé lors de l’approche d’un aimant,un véritable champs magnétique quipermet a l’aimant de rester en contact avec le ferrofluide sans aide extérieur.On observe de même l’apparition des “pics” qui permette de visualiser lechamps magnétique (plus le champs et fort,plus le “pic” est élevé).https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=IKyT1TqKQrM
  8. 8. 3)-Comment fonctionnent-ils?A)-Leurs compositions.Deux constituants entrent dans la composition d’un ferrofluide : des particules magnétiques solides etun liquide porteur dans lequel elles baignent.Les particules solidesLes oxydes magnétiques, principalement des particules de magnétite (Fe3O4), ferrite (MFe2O4où Mest un cation divalent : M=NiII, CoII, ZnII, BaII...) ou de maghémite (γ-Fe2O3) constituent une grandeproportion des particules utilisées dans les ferrofluides. Pour les obtenir, on procède soit à unbroyage, soit à une alcalinisation d’un mélange aqueux.Les particules peuvent être aussi de type métallique, par exemple le nickel, le cobalt, le fer, etc.Lavantage de ces particules est leur forte aimantation. Toutefois, leur rapide oxydation entraine ladiminution ou la perte de cette aimantation.
  9. 9. Le liquide porteurOn en distingue deux types :● Les solvants organiques : essentiellement utilisés dans les applications commerciales, ilsdoivent avoir une grande stabilité à la température. Comme exemple, on peut citer :hydrocarbure aliphatique, diester carboxylique, huile de silicone, polyphéniléther… .● Les solvants polaires : principalement employés dans les applications médicales. L’eau et lesalcools sont les exemples essentiels.
  10. 10. B)Propriétés Magnétiques.Laimantation dun ferrofluide à saturation est égale, à la dilution près, à celle des matériauxqui le compose. Par exemple, un ferrofluide à base de magnétite, concentré à 15 %, possède uneaimantation de 52,5 kA/m (kilo-ampère par mètre, 10³ A/m) à saturation4,3. Cette aimantation ainsique diverses propriétés caractéristiques du ferrofluide (susceptibilité magnétique, diamètre moyenet polydispersité des nanoparticules) peuvent être obtenues par mesure de sa courbe daimantation(cest-à-dire de laimantation du ferrofluide, M, en fonction du champ magnétique extérieurappliqué, H). On utilise pour cela un magnétomètre vibrant ou un magnétomètre SQUID.Les ferrofluides comporte des particules magnétiques en suspension dans un liquide porteur ,lors de lapproche dun aimant,les particules vont se placer sur les lignes de champs magnétiquescréant un "cône" visible. Lorsque laimant séloigne,les particules se disperse au hasard dans leliquide porteur.
  11. 11. 4)-Ses applications dans la vie quotidienne?Impression des billetsLes ferrofluides limitent les contrefaçons en étant employés dans limpression des billets de 1$. Ces billetssont alors aisément attirés par un aimant9!Joints des disques dursLes ferrofluides sont commercialisés depuis les années 60, notamment en tant que joints isolants destinésà protéger les disques durs d’éventuels éléments extérieurs et éviter les frottements. Ainsi, ils sont utiliséspour la lubrification et l’étanchéité des axes de moteur de disques durs en étant introduits entrelenroulement et laimant assurant la lubrification et empêchant les poussières de se glisser danslinterstice.Enceintes audioD’autre part, ils permettent également d’améliorer le transfert thermique au sein des enceintes audio dehaute qualité, afin d’obtenir un son de haute performance et sans surchauffe. Lair autour de la bobine deces haut-parleurs conduit très mal la chaleur, il est donc avantageusement remplacé par du ferrofluide. Lesparticules chauffées au delà de la température de Curie perdent leur aimantation et sont donc remplacéespar des particules froides 9.
  12. 12. MédecineDans le domaine de la médecine et de la recherche en biologie, les ferrofluides sont utilisés pour trier desgroupes biologiques. Ainsi, dans la détection de la tuberculose, des ferrofluides se fixent sur les cellulesmalades, ce qui permet de les détecter et de les isoler par centrifugation ou application de champmagnétique.En IRM, les ferrofluides sont utilisés comme agent de contraste, en modifiant les temps de relaxation duproton10.Une autre application récente est l’utilisation des ferrofluides en cancérologie, par hyperthermiemagnétique : les nanoparticules sont injectées dans des tissus cancéreux, puis on soumet ces tissus à unchamp magnétique alternatif. Ceci entraine une élévation de température de la tumeur.Amortisseurs de voituresIl est aujourd’hui envisageable de modifier les caractéristiques des amortisseurs de voitures haut degamme selon les conditions de route telles que la vitesse sous laction dun champ magnétique, ou plusutile, de créer des amortisseurs antisismiques réglés sur la fréquence de résonance dun bâtiment (laviscosité dun ferrofluide dépend du champ magnétique quil subit)9.Jeux Video?
  13. 13. Sitographie:-http://fr.wikipedia.org/wiki/Ferrofluide-http://www.nikopik.com/2012/10/comment-fabriquer-du-ferrofluide.html-http://www.imaginascience.com/boutique/pages/fichedescriptive.php?ref=37Bibliographie:Livre Physique/Chimie 1er S

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