metallurgydata متالورژی دیتا

متالورژی،نانو،ریخته گری،مدلسازی،جوشکاری،فرج،متالوگرافی،بیومتریال،ایمنی صنعتی،استخراج،عملیات حرارتی،فلزات،مهندسی مواد،خوردگی،دیرگداز

metallurgydata متالورژی دیتا

متالورژی،نانو،ریخته گری،مدلسازی،جوشکاری،فرج،متالوگرافی،بیومتریال،ایمنی صنعتی،استخراج،عملیات حرارتی،فلزات،مهندسی مواد،خوردگی،دیرگداز

metallurgydata       متالورژی دیتا

به لطف خدا،metallurgydata کاملترین و پر بازدیدترین(آمار حقیقی و قابل باز دید)مرجع اطلاعات مواد و متالورژی با بیش از 1200 عنوان ،شامل هزاران متن،کتاب،تصویر،فیلم تخصصی در خدمت شما می باشد.پاسخ به سئوالات و مشاوره رایگان با تجربه20 سال تحقیق و مطالعه در شاخه های مختلف متالورژی.
http://kiau.ac.ir/~majidghafouri
09356139741:tel
ghfori@gmail.com
با عرض تقدیر و تشکر از توجه و راهنمایی کلیه علاقمندان
با ctrl+f موضوعات خود را در متالورژی دیتا پیدا کنید

پیامرسان تلگرام: metallurgydata@

بارکد شناسایی آدرس متالورژی
بایگانی

metallurgydata@


مجید غفوری

تولید فولاد ضد زنگ می‌تواند جهش بزرگی در صنایع هوافضا، خط لوله‌های نفتی، جوشکاری به شمار برود.پژوهشگرها می‌گویند توانایی پرینت سه‌بعدی فولاد ضد زنگ کم کربن درجه‌ی دریایی (316L) می‌تواند معنای زیادی برای صنایعی مثل هوافضا، خودرو و نفت و گاز داشته باشد.

فولاد ضد زنگ با عنوان «گرید دریایی» به خاطر  عملکرد در محیط‌های خورنده و چکش‌خواری بالا (توانایی خم شدن و انعطاف تحت فشار زیاد) ارزشمند است و همین ویژگی‌ها آن را به اولویت خط لوله‌های نفتی، جوشکاری، لوازم آشپزخانه، تجیهزات شیمیایی، واحدهای پزشکی، موتورخانه‌ها و انبارهای ضایعات هسته‌ای تبدیل می‌کند. با این حال، روش‌های معمولی افزایش استحکام  این گروه از فولادهای ضد‌ زنگ معمولا با هزینه‌ی از بین رفتن چکش‌خواری همراه است.

پژوهشگرهای آزمایشگاه ملی لاورنس لیمور با همکاری آزمایشگاه ملی آمِس، دانشگاه فناوری جورجیا و دانشگاه ایالتی اورِگان، به پیشرفت‌هایی در پرینت سه‌بعدی یکی از متداول‌ترین شکل‌های فولاد ضد زنگ درجه‌ی دریایی، موسوم به نوع کم‌کربن 316L دست یافته‌اند که ترکیبی غیر موازی از ویژگی‌های چکش‌خواری و استحکام بالا برای یک آلیاژ کامل ارائه می‌کند. این پژوهش به‌صورت‌ آنلاین در مجله‌ی Natural Materials تاریخ  ۳۰ اکتبر در دسترس است.

 

برای دستیابی به مؤلفه‌های پرینت سودمند و مفید، ویژگی‌های این مواد باید حداقل مشابه موادی باشند که در متالورژی سنتی ساخته می‌شوند. ما با فولاد ضد زنگ 316L قادر به پرینت سه‌بعدی مؤلفه‌های واقعی در آزمایشگاه خواهیم بود و عملکرد این ماده بهتر از موادی است که در روش سنتی ساخته شده‌اند. این یک جهش بزرگ است که فرآیند تولید را بسیار جذاب می‌سازد و یک شکاف بزرگ را در این صنعت پر می‌کند.

این روش می‌تواند دریچه‌هایی به سمت پرینت سه‌بعدی گسترده‌ی سازه‌های فولادی ضد زنگ به‌ویژه در زمینه‌ هوافضا، خودرو و نفت و گاز باز کند. در این صنایع برای مقاومت در محیط‌های خشن و ناملایم، نیاز به مواد محکم و سخت وجود دارد.http://s9.picofile.com/file/8312256050/%D9%BE%D8%B1%DB%8C%D9%86%D8%AA_%D8%B3%D9%87%E2%80%8C_%D8%A8%D8%B9%D8%AF%DB%8C_%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF_%D8%B6%D8%AF_%D8%B2%D9%86%DA%AF_1_.jpg

 

برای دستیابی به این هدف و فرا رفتن از نیازهای عملکردی لازم برای فولاد ضد زنگ 316L، محققان در درجه‌ی اول باید یکی از مشکلات اصلی را حل کنند که پتانسیل پرینت سه‌بعدی فلزهای باکیفیت را کاهش می‌دهد. منافذی که در طول گداخت (یا جوش) لیزری پودرهای فلزی ایجاد می‌شوند می‌توانند به شکست و تجزیه‌ی آسان‌تر بخش‌ها کمک کنند. پژوهشگرها این مشکل را با فرآیند بهینه‌سازی چگالی حل کرده‌اند که شامل آزمایش‌ها و مدل‌سازی کامپیوتری است و در این روش، میکروسازه‌ی اصلی مواد را تغییر می‌دهند.

این میکروسازه، محدودیت مبادله‌ی چکش‌خواری استحکام سنتی را می‌شکند؛ اگر  فولاد محکم‌تر بخواهید، چکش‌خواری آن را از دست می‌دهید. در روش سنتی، داشتن هر دو میسر نیست؛ اما در پرینت سه‌بعدی، می‌توانید این محدودیت را از بین ببرید.

 پژوهشگرها با استفاده از دو  دستگاه جوش متفاوت پودر لیزری ، برای تست مکانیکی به پرینت صفحات فولادی ضد زنگ 316L پرداختند. به گفته‌ محققان، روش جوش لیزری منجر به تولید سازه‌های سلول‌مانند سلسله‌مراتبی شد که می‌توان برای تغییر ویژگی‌های مکانیکی به تنظیم آن‌ها پرداخت.

کلید این کار اجرای کل دستورالعمل‌ها و نظارت بر ویژگی‌های به‌دست‌آمده است. وقتی به روش افزایشی به تولید 316L می‌پردازید، یک ساختار زبر جالب به دست می‌آید که مشابه یک پنجره‌ شیشه‌‌کاری منقوش است. این بافت‌ها زیاد کوچک نیستند؛ اما به نظر می‌رسد سازه‌های سلولی و نواقص دیگر داخل بافت‌ها که معمولا در فرآیند جوش دیده می‌شوند، این ویژگی‌ها را کنترل می‌کنند. البته ما هنوز در عمل محصولی بهتر از تولید سنتی نساخته‌ایم.

توماس وویسن، پژوهشگر دوره‌ی فوق دکترای LLNL، از سال ۲۰۱۶ به آزمایش ویژگی‌های گسترده‌ی فلزهای پرینت سه‌بعدی پرداخته است. او معتقد است این پژوهش می‌تواند دیدگاه‌های جدیدی در رابطه با رابطه‌ی ویژگی ساختار مواد تولید‌شده به روش افزایشی ارائه کند. به‌ باور وویسون:

تغییر شکل فلزها بر اساس حرکت نواقص در مقیاس نانو و تأثیر متقابل آن‌ها در میکروسازه کنترل می‌شود. در نتیجه این سازه‌ی سلولی مثل یک فیلتر عمل می‌کند و اجازه‌ی حرکت آزادانه به نواقص می‌دهد و به این ترتیب چکش‌خواری لازم را فراهم می‌کند؛ این در حالی است که از نواقص منجر به افت استحکام، جلوگیری می‌کند. مشاهده‌ی این مکانیزم‌ها و درک پیچیدگی آن‌ها، روش‌های جدید کنترل ویژگی‌های مکانیکی مواد پرینت سه‌بعدی را در اختیارمان می‌گذارد.

به‌گفته‌ی وانگ، این پروژه حاصل سال‌ها شبیه‌سازی، مدلسازی و آزمایش است که برای درک ارتباط بین ویژگی‌های مکانیکی و میکروسازه صورت گرفته است. او این فولاد ضد زنگ را سیستم «ماده‌ی جایگزین» نامیده که برای انواع فلزها قابل استفاده است.

هدف نهایی، پیاده‌سازی محاسبات با عملکرد بالا به منظور ارزیابی و پیش‌بینی عملکرد آینده‌ی فولاد ضد زنگ است که از مدل‌ها برای کنترل میکروسازه‌ی اصلی و کشف روش ساخت فولادهای باکیفیت، از جمله فولادهای مقاوم در برابر فرسایش استفاده می‌کند. پژوهشگرها در ادامه به بررسی کاربرد یک استراتژی مشابه با آلیاژ‌های سبک‌وزن می‌پردازند که شکننده‌تر هستند و بیشتر در معرض خرابی قرار می‌گیرند.

این پروژه با صرف سال‌ها زمان و همکاری سازمان‌ها و نهادهای مختلف اجرا شد. آزمایشگاه آمِس که از تجزیه‌ی اشعه‌ی ایکس برای درک عملکرد مواد استفاده کرد؛ جورجیا تک که برای درک استحکام و چکش‌خواری بالا به اجرای مدلسازی پرداخت و اورِگان استیت که تحلیل ترکیب و ویژگی را اجرا کرد.

http://s8.picofile.com/file/8312256100/%D9%BE%D8%B1%DB%8C%D9%86%D8%AA_%D8%B3%D9%87%E2%80%8C_%D8%A8%D8%B9%D8%AF%DB%8C_%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF_%D8%B6%D8%AF_%D8%B2%D9%86%DA%AF_2_.jpg

مجید غفوری

دانلود ویدئو ساخت دوچرخه سبک استحکام بالا با الیاف کربنی

کیفیت بالا با حجم 33 مگابایت

کیفت پایین با حجم 5 مگابایت

 

 http://s9.picofile.com/file/8312088368/%D8%A7%D9%84%DB%8C%D8%A7%D9%81_%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86%DB%8C_1_.jpg

 یک تار الیاف کربن ۶میکرونی در مقایسه با موی انسان

الیاف کربن (Carbon Wrap) یکی از پرکاربردترین الیاف در صنعت است؛ و در تولید انواع کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود.
این الیاف ضریب الاستیک نسبتاً بالایی درمقایسه با الیاف شیشه و کولار دارد. ضریب انبساط گرمایی این نوع الیاف‌ها در دماهای متفاوت کم می‌باشد که این مسئله باعث پایداری اندازه الیاف‌های کربن در دماهای مختلف می‌گردد.
فیبر کربن عنصری با چگالی ۲٫۲۷g/cm3 است و اشکال بلوری مختلفی دارد. رشته الیاف کربن که از فیبرهای کربن تشکیل می‌گردد، به مراتب نازکتر از موی انسان در قطر بین ۶ تا ۱۰ میکرومتری می‌باشند. علیرغم حجم بالای استفاده از آنها، قیمت الیاف کربن هنوز نسبتاً بالا است. این مسئله باعث محدودیت فروش الیاف کربن می‌گردد.
فیبر و الیاف کربن در مدول‌های الاستیسیته و مقاومتهای کششی مختلف و با بافتهای الیاف یک جهته و دو جهته برای تولید مصالح کامپوزیتی صنایع مختلف و مقاوم‌سازی انواع سازه‌های بتنی عرضه می‌گردند. با توجه به نیاز صنعتهای مختلف کشور ایران، الیاف کربن در طیف گسترده‌ای از انواع فیبر از ۳K تا ۵۰K و با وزنهای مختلف و عرضهای مختلف ارائه می‌شوند.

مزایای الیاف کربن
نسبت بسیار زیاد استحکام به وزن – مقاومت کششی بالا (مقاومت کششی فوق‌العاده نسبت به وزن آن (الیاف کربن تقریباً یک سوم فولاد وزن و ۵ الی ۱۰ برابر آن مقاومت دارد))
نسبت بالای مدول کششی الاستیسیته به وزن
استحکام مناسب در برابر خستگی
ضریب انبساط حرارتی بسیار پائین (کامپوزیت‌های سبک و مستحکم و پایداری در برابر حرارت آن را از سایر مواد مهندسی متمایز می‌سازد)
قابلیت بافت و تولید پارچه
مقاومت بالا در برابر خوردگی (دوام و عمر طولانی در برابر مواد شیمیایی و نفوذ ناپذیری در برابر اشعهX از بارزترین خصوصیات الیاف کربن به شمار می‌رود)

معایب الیاف کربن
کرنش گسیختگی بسیار کم و شکننده بودن
کربن هادی الکتریکی است. هدایت الکتریکی بالا ممکن است سبب ایجاد اتصالات کوتاه در قطعات غیر عایق الکتریکی گردد.
کرنش کم در لحظه شکست
قیمت بالا
مقاومت ضربه‌ای کم

فیبر الیاف کربنی
الیاف کربن معمولاً بر اساس تعداد فیلامنت، مقاومت کششی، مدول الاستیسیته، و دمای نهایی عملیات حرارتی دسته‌بندی می‌گردند.
الیاف کربن بر اساس تعداد فیلامنت
رشته الیاف کمتر از ۲۴۰۰۰ فیلامنت که توو (TOW) کوچک یا سبک
رشته الیاف بیشتر از ۲۴۰۰۰ فیلامنت که اصطلاحاً توو بزرگ یا سنگین نامیده می‌شوند،

بر اساس ویژگی خواص مکانیکی
الیاف کربن به صورت فیبر کربن با مدول الاستیک بالا (۳۵۰–۴۵۰ GPa)
الیاف کربن با مدول متوسط (۲۵۰–۳۵۰ GPa)
الیاف کربن با مقاومت کششی گسیختگی بالا و مدول پایین (مقاومت کششی بیشتر از ۳۰۰۰ مگا پاسکال و مدول کمتر از ۲۰۰۰ گیگا پاسکال (مدول فولاد حدود ۲۰۰ گیگا پاسکال می‌باشد))
دسته‌بندی الیاف و فیبرهای کربن بر اساس مبنای کامپوزیت در نظر گرفته شده
الیاف و فیبر کربن بر اساس مبنای زمینه به صورت فیبر کربن با مبنای الیاف اکریلیک (پلی اکریلونیتریل)،
فیبر کربن با مبنای قیر صنعتی، فیبر کربن با مبنای قیر مزو فاز، فیبر کربن با مبنای قیر ایزوتروپیک،
فیبر کربن با مبنای الیاف ویسکوز ریون (ابریشم مصنوعی)
فیبر کربن با مبنای فاز گازی

دسته‌بندی می‌شوند.
در مجموع در این حالت الیاف کربن را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد که عبارتند از
الیاف کربن با مبنای الیاف مصنوعی، که با نام شیمیایی پلی آکریلونیتریل (PAN) شناخته می‌شوند، مقاومت بسیار زیادی دارند ولی این نوع قیمت الیاف کربن گران است.
الیاف کربن با مبنای قیری، که از تقطیر زغال سنگ به دست می‌آیند و از الیاف کربن PAN ارزان‌تر هستند؛ ولی مقاومت و مدول الاستیسیته کم‌تری دارند.
الیاف کربن بر اساس دمای نهایی عملیات حرارتی
    الیاف MH (دمای عملیات حرارتی بالاتر از ۲۰۰۰ درجه سلسیوس)؛
    الیاف SH (دمای حدود ۱۵۰۰ درجه)
    الیاف TH (دمای کمتر از ۱۰۰۰ درجه با استحکام پایین کاربرد)
کاربرد الیاف کربن
الیاف کربن صنایع مختلف کاربردهای گوناگونی دارند که عبارتند از:
کاربرد الیاف کربن در صنعت ساختمان
مقاوم‌سازی ساختمان و تقویت سازه‌ها با الیاف کربن، ساخت صفحات، ورقها و لمینیت کربن، الیاف تقویت کننده بتن‌های مقاومت بالا، ساخت دیوارهای با مقاومت بالا و سبک کربنی، ساخت سازه‌های پس کششی و پیش تنیده کربنی در سازه‌های بتنی، استفاده در جداره داخلی تونل‌ها.
کاربرد الیاف کربن در صنعت خودرو
مخازن سوخت کربنی خودروها، ساخت سپرهای کربنی خودروها، شفت‌های انتقال نیرو، قطعات موتور، کمک فنر، ملحقات چرخ و جعبه فرمان، لنت ترمز، بدنه ماشین مسابقه، بدنه کشتی‌ها، فنرهای لول و…
در صنایع خودرو و به خصوص خودروهای مسابقه‌ای که حالت لوکس دارند هم قطعات کربنی مثل سپر و اسپویلر طرفداران زیادی پیدا کرده و حتی برخی خودروهای چند صد هزار دلاری با بدنه‌ای که بیشتر بخش‌هایش از فیبر کربن است، عرضه می‌شوند.
فیبر کربن زیبایی خاص و دلفریبی دارد، اما گران است و شکننده. به همین علت است که در حال حاضر فلزات کاربرد خاص خودشان را حفظ کرده‌اند و در صورت نیاز و به تناسب هزینه، از کربن هم استفاده می‌شود.

کاربرد الیاف کربن در صنایع هوا فضا و هواپیما سازی
اجزای سازه‌ای ماهواره‌ها، سازه‌های داخلی هواپیماهای مسافرین اعم از پنل صندلی‌های کربنی، میزهای کربنی و سایر پوشش‌های کربنی، نوک هواپیماهای مافوق صوت، قطعات حساس موتور هواپیماها و …
در صنایع هوایی وزن کم و استحکام بسیار بالای فیبر کربن هزینه‌ها را جبران کرده و کمپانی‌های بزرگ مثل بویینگ و ایرباس به وفور از کامپوزیت‌ها استفاده می‌کنند.صرف‌نظر از هزینه، سختی بالای کربن به معنی شکنندگی آن است. در حقیقت موادی که حالت کریستالی دارند، تا حدی ترد و شکننده هستند و کربن هم از این قاعده مستثنی نیست. این شکنندگی گاهی دردسرساز می‌شود.
به عنوان مثال بویینگ در آن روزهای ابتدایی تولید بویینگ ۷۸۷ متوجه ترک‌هایی شد که در ابتدا به راحتی و مثل فلزات آشکار نبود. همین کشف ساده منجر به توقف تولید و تقویت مجدد پنل بال شد.
کاربرد الیاف کربن در صنایع پزشکی
ساخت اجزای تجهیزات پزشکی کربنی، صندلی چرخدار کربنی، استخوان مصنوعی و انواع اجزای مصنوعی بدن و …
کاربرد الیاف کربن در بخش انرژی
    ساخت پره توربین‌های کربنی و آسیاب‌های بادی جهت تولید برق از انرژی باد، ساخت و تولید باتری‌های سوختی و…
    کاربرد الیاف کربن در صنایع تجهیزات الکتریکی، الکترونیک و ماشین سازی
    ساخت چرخ دنده‌های کربنی، غلتک‌های کربنی، چرخ دنده‌های پرسرعت کربنی، قطعات خود روغنکاری شونده، آنتن‌های کربنی، مخازن تحت فشار کربنی، قاب تلفن‌های همراه و …
یکی از مهمترین دلایل سرعت کم نفوذ فیبر کربن در صنایع مختلف، بالا بودن قیمت الیاف کربن می‌باشد. امروزه بیشترین توجه شرکت‌ها، بر روی روشی جهت کاهش قیمت الیاف کربن و ارتقاء فروش الیاف کربن متمرکز شده است.

شیوه‌های کاهش قیمت الیاف کربن در سه حوزه کاهش قیمت:
    شرایط تولید
    بهینه‌سازی خصوصیات الیاف
    کاهش قیمت تجهیزات
قابل بررسی می‌باشد. پیشرفت در هر کدام از این حوزه‌ها، تأثیر بسیار مهمی در قیمت الیاف کربن و افزایش فروش الیاف کربن خواهد داشت.
روش تولید الیاف کربن
الیاف کربن از طریق پیرولیز مبناهای آلی که به شکل الیاف هستند، تولید می‌گردند.
ویژگی فیزیکی الیاف کربن با افزایش درجه تبلور و میزان جهت گیری الیاف پیش زمینه یا مبنا و کاهش ضعف‌های موجود، بهبود می‌یابند. بدین ترتیب، مناسبترین روش در فرایند تولید الیاف کربن با ویژگی‌های مناسب، استفاده از الیاف مبنا با بیشترین مقدار جهت گیری و حفظ آن در طی فرآیندهای پایدار سازی و کربونیزاسیون از طریق اعمال کشش می‌باشد. الیاف اکریلیک به دلیل داشتن بیش از ۵۵ درصد کربن در ساختار خود، یکی از بهترین پیش‌زمینه‌ها جهت تولید الیاف کربن می‌باشد.
تولید الیاف کربن بر مبنای الیاف پلی اکریلونیتریل شامل سه فاز زیر می‌باشد:
فاز پایدارسازی اکسیداسیونی
در این مرحله الیاف اکریلیک همزمان با اعمال کشش تحت عملیات حرارتی اکسیداسیونی در محدوده دمایی ۲۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه سلسیوس قرار می‌گیرد.
فاز کربونیزاسیون
پس از فاز پایدارسازی اکسیداسیون، الیاف بدون اعمال کشش در پیرامون دمای ۱۰۰۰ درجه سلسیوس در محیط خنثی برای مدت چند ساعت، تحت عملیات حرارتی کربونیزاسیون قرار می‌گیرند.
فاز گرافیتاسیون
با توجه به نوع الیاف کربن مورد نظر، از لحاظ ضریب ارتجاعی و اعمال این مرحله در محدوده دمایی ۳۰۰۰ – ۱۵۰۰ درجه سلسیوس، موجب بهبود درجه جهتگیری بلورهای کربنی در جهت محور الیاف و سایر ویژگی‌های مکانیکی می‌شود.
فرایند تولید الیاف کربن بر مبنای سایر پیش‌زمینه‌ها نیز، مشابه مراحل فوق است.
مشخصه‌های ساختاری الیاف کربن بیشتر با دستگاه‌های میکروسکوپ الکترونی و پراش پرتوی ایکس قابل بررسی است. در الیاف کربن بر پایه پلی اکریلونیتریل، ساختار الیاف در طی عملیات پایدار سازی اکسیداسیونی و متعاقب آن کربونیزاسیون، از ساختار زنجیره‌ای خطی به ساختار صفحه‌ای تغییر می‌کند.
هر چه مقاومت کششی الیاف پیش زمینه بیشتر باشد، مشخصات کششی الیاف کربن بدست آمده بیشتر خواهد شد. هرگاه مرحله پایدار سازی به شکلی مناسب صورت گیرد، مقاومت کششی و ضریب ارتجاعی با کربونیزاسیون تحت کشش، به مقدار بسیار زیادی در محصول الیاف کربنی نهایی بالا می‌رود. در مجموع مقاومت نهایی و گسیختگی الیاف کربن به نوع الیاف مبنای پیش زمینه، شرایط فرایند، دمای عملیات حرارتی و وجود نواقص ساختاری در الیاف، مرتبط است.


http://s9.picofile.com/file/8312088426/%D8%A7%D9%84%DB%8C%D8%A7%D9%81_%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86%DB%8C_2_.jpg

نمونه از شکست فیبر کربن استفاده شده در شاتل فضایی ناسا شکست فیبر کربن به دلیل کرنش کشسانی پایین مانند مواد ترد می‌باشد و دچار تغییر شکل مانند فلزات نمی‌شود

مجید غفوری

http://s9.picofile.com/file/8311507876/%D9%81%D8%B1%D9%88%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D9%84_%D8%8C_%D9%88%DB%8C%DA%98%DA%AF%DB%8C_%D9%87%D8%A7_%D8%8C_%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF_2_.jpg

لینک دانلود کلیپ ساخت ماده فرومگنتیک جاذب نفت سیاه از آب  .....

فِروسیال یا فِروفلوئید (ترکیبی از دو واژهٔ فرومغناطیس و فِلوئید به معنای شاره یا سیال) یا محلول مغناطیسی شاره‌ای است که در حضور یک میدان مغناطیسی به شدت مغناطیده می‌شود.
فروسیال مخلوطی کلوئیدی، متشکل از ذرات فرومغناطیسی در ابعاد نانو یا ذرات فرومغناطیسی به صورت معلق در یک مایع حامل (معمولاً یک حلال آلی یا آب) است. هر ذره کوچک کاملاً پوشیده از سورفاکتانت است تا مانع لخته شدن شود. زمانی که این مایع در میدان مغناطیسی قوی قرار می‌گیرد، ذرات فرومغناطیسی لخته‌های بزرگی را تشکیل می‌دهند و به این صورت می‌توان ذرات فرومغناطیسی بزرگ را از مخلوط کلوئیدی همگن جدا کرد. جاذبه مغناطیسی بین نانوذرات به اندازه‌ای ضعیف است که نیروی نیروی واندروالسی سورفاکتانت برای جلوگیری از توده‌ای شدن یا لخته شدن کفایت می‌کند.
فروسیال معمولاً زمانی که در یک میدان مغناطیسی خارجی قرار نگرفته‌است، خاصیت مغناطیسی خود را حفظ نمی‌کند و به همین دلیل در هنگام طبقه‌بندی، به جای گروه فِرومغناطیس‌ها در گروه ابرپارامغناطیسها ((به انگلیسی: Superparamagnet)) قرار می‌گیرند. تفاوت بین فروسیال‌ها و مایعات مغناطیسی یا همان مایع‌های MR اندازه ذرات آن‌هاست.
ذرات موجود در فروسیال‌ها عمدتاً ذراتِ نانو هستند که با حرکت بروانی در مایع معلق می‌باشند و به طور کلی در شرایط معمولی ته‌نشین نمی‌شوند. در حالی که ذرات تشکیل دهندهٔ مایعات مغناطیسی عمدتاً در مقیاس میکرومتر هستند که برای معلق ماندن با حرکت براونی بسیار سنگینند، و به مرور زمان به دلیل تفاوت چگالی ذاتی بین ذرات تشکیل دهنده و سیال حامل، ته نشین می‌شوند. از این رو ماده‌های فروسیال و مایعات مغناطیسی کاربردهای متفاوتی دارند.



http://s8.picofile.com/file/8311507926/%D9%81%D8%B1%D9%88%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D9%84_%D8%8C_%D9%88%DB%8C%DA%98%DA%AF%DB%8C_%D9%87%D8%A7_%D8%8C_%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF_4_.jpg
تصویر ماکرو از فروفلوئید در یک میدان مغناطیسی

 

 ویژگی‌ها
ناپایداری در میدان عمودی
وقتی این شاره در یک میدان مغناطیسی عمودی قوی (با مقادیر خاصی) قرار می‌گیرد، سطح آن به شکل منظمی از قله‌ها و دره‌ها در می‌آید. این پدیده به ناپایداری میدان عمودی (( Normal-field instabilit)) معروف است. این ناپایداری توسط میدان مغناطیسی حفط می‌شود و می‌توان نشان داد که در این حالت قرارگیری سطح مایع، انرژی کل آن کمینه است.
هنگام قرارگیری در این حالت، انرژی ناشی از کشش سطحی و نیز انرژی پتانسیل گرانشی سامانه افزایش می‌یابند، امابازای یک شدت بحرانیِ میدان اعمال شده، کاهش انرژی مغناطیسی بر افزایش انرژی‌های گرانشی و ناشی از کشش سطحی غلبه می‌کند و انرژی کل سامانه کمینه می‌گردد.

http://s9.picofile.com/file/8311507868/%D9%81%D8%B1%D9%88%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D9%84_%D8%8C_%D9%88%DB%8C%DA%98%DA%AF%DB%8C_%D9%87%D8%A7_%D8%8C_%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF_1_.jpg

ناپایداری میدان عمودی هنگام قرارگیری در میدان مغناطیسی.مغناطیس نئودیمیم در زیر آن قرارگرفته‌است.

کاربردها
در ساخت برخی ابزارهای الکترونیکی:در ساخت دیسک سخت کاربرد دارند.

در مهندسی مکانیک: فروسیال‌ها خاصیت کاهش اصطکاک دارند و در شرایط خاصی می‌توانند به عنوان روان‌کننده استفاده شوند. همچنین ویژگی‌های انتقال حرارت آن‌ها هنگام قرارگیری در شرایط خاص کاربردهایی دارد.

در پزشکی: در تشخیص بیماری‌هایی نظیر سرطان با استفاده از ام‌آرآی کاربرد دارد.
    در ساخت سیل های مکانیکی با سیال های مغناطیسی و همچنین در ساخت کوپلینگ های انعطاف پذیر نیز کاربرد دارند.
    
جداسازی نانو ذرات مغناطیسی magnetic nanoparticle separation
در سال 2006 درمجله  Science گروه Yavuz گزارش دادند که نانو ذرات مغناطیسی با ابعاد 20 nm را سنتز کرده اند که می تواند آرسنیک آبهای آلوده را به خود جذب کند. این مطالعه گامی بزرگ درجهت رفع آلودگی آبها در کشور های جهان سوم است. چراکه این ذرات جذب کننده آلودگی به راحتی در آب پخش می شوند و به دلیل نانو بودنشان نسبت سطح به حجم خوبی دارند ( توانایی زیادی برای جذب گونه هدف دارند) و به راحتی توسط آهن ربا جمع خواهند شد و آب را تمیز می کنند. سطح این نانوذرات میل ترکیبی شیمیایی- فیزیکی شدیدی به آلوده کننده ها دارد و به دلیل وجود گروه های عامل دار شده در سطح و یا مبادله کنندگان یون در سطح نانو ذرات می باشد.
این سیستمها مشکلاتی را نیز دارند که کمتر مورد توجه قرار گرفته است : گاهی اوقات این نانو ذرات قبل از اینکه کاملا در محیط پخش شوند و همه آلودگی را جذب کنند شروع به تجمع می کنند که نیاز هست مدام محلول هم زده شود و یا با تغییراتی در سطح نانو ذرات، دافعه الکترواستاتیکی ایجاد شود.  یکی دیگر از مشکلات این است که هنگامی که نانوذرات توسط آهن ربای معمولی جمع می شوند باز هم برخی از این نانوذرات در محلول باقی می مانند و برای جمع آوری باقیمانده ها توسط آهن ربا زمان زیادی را خواهد برد ( مخصوصا اگردر ابعاد صنعتی باشد). راه حل پیشنهادی این است که ازferrofluid  ها استفاده شود. ferrofluid ها محلولی حاوی نانو ذرات مغناطیسی با غلظت بسیار بالا هستند که هنگامی که بخشی از محلول در مجاورت میدان مغناطیسی قرار داده می شود بقیه محلول نیز خاصیت مغناطیسی پیدا می کند (سطح محلول خاصیت شانه ای شدن پیدا می کند). همانطور که در شکل مشخص است اگر از ferrofluid جهت رفع آلودگی استفاده شود ،همزمان که آلودگی را جذب می کند ، یک مسیر کنترل شده درمحلول به سمت آهن ربا ایجاد می شود و سرعت جمع آوری نانو ذرات بسیار زیاد خواهد بود.

http://s8.picofile.com/file/8311507900/%D9%81%D8%B1%D9%88%D8%B3%DB%8C%D8%A7%D9%84_%D8%8C_%D9%88%DB%8C%DA%98%DA%AF%DB%8C_%D9%87%D8%A7_%D8%8C_%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF_3_.jpg


مجید غفوری