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  • See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/281180634

    Ferrofluid Synthesis

    Research August 2015

    DOI: 10.13140/RG.2.1.1744.0489

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    1 author:

    Daniel Ulloa

    Universidad de Bogot Jorge Tadeo Lozano

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  • PREPARACION DE UN FERROFLUIDO

    L Jhann Pool Martnez, Daniela Melo, Daniel Ulloa Facultad de Ingeniera Qumica

    Docente: Darwin Pinto

    Abstract El propsito de este trabajo fue la preparacin de

    ferrofluido. Las partculas magnticas utilizadas en la preparacin de

    los ferrofluidos se obtuvieron por coprecipitacin qumica. Los

    ferrofluidos son suspensiones de nanopartculas de magnetita que se

    comportan como lquidos con propiedades magnticas. Se explica

    mtodo de sntesis, anlisis de propiedades magnticas y

    caracterizacin.

    The purpose of this work was the preparation of ferrofluid. The

    magnetic particles used in the preparation of ferrofluids were obtained

    by chemical coprecipitation. Ferrofluids are suspensions of magnetite

    nanoparticles behaving as liquids with magnetic properties. Method of

    synthesis, analysis and characterization of magnetic properties is

    explained.

    Keywords Ferrofluidos, Fluidos magnticos, Magnetita,

    Coprecipitacin qumica, Materiales magnticos

    Ferrofluids, magnetic behavior, nanoparticles, magnetic fluids,

    I. INTRODUCCIN

    Una dispersin coloidal es una clase especial de

    mezcla heterognea en la cual pueden diferenciarse dos fases,

    una fase dispersa y un medio de dispersin. Ambas fases

    pueden ser slidas, lquidas y gaseosas. Los coloides pueden

    clasificarse segn la manera la naturaleza del medio de

    dispersin y la fase dispersa (8 tipos) [1].

    Tabla 1- Tipos de dispersin coloidales

    Fase

    Dispersa

    Medio de

    Dispersin Nombre Ejemplo

    Slido Gas Aerosol Humos

    Slido Lquido Sol Sol de oro

    Slido Slido Vidrio

    pigmentado

    Lquido Gas Aerosol Niebla

    Lquido Lquido Emulsin Leche

    Lquido Slido Gel Gelatina

    Gas Lquido Espuma Crema

    batida

    Gas Slido Piedra

    pmez

    Los ferrofluidos son dispersiones coloidales de

    pequeas partculas magnticas con un dimetro de

    aproximadamente 10 nm en lquidos portadores apropiados.

    Las partculas contienen un nico dominio magntico y por lo

    tanto pueden ser tratadas como pequeos imanes permanentes

    trmicamente agitados en un lleva lquido. La caracterstica

    especial de ferrofluidos es la combinacin de comportamiento

    lquido normal, o sus propiedades de birrefringencia ptica, se

    puede cambiar mediante la aplicacin de un campo magntico

    externo [1].

    Las nano-partculas magnticas han adquirido mayor

    atencin debido a su potencial campo de aplicaciones en el

    campo biomdico como resultado de sus propiedades

    magnticas y su habilidad para funcionar a escala celular y

    molecular en interacciones biolgicas [2].

    A escala nano la magnetita es paramagntica, lo que

    significa que es magntica slo en la presencia de un campo

    magntico. Pero en la escala normal MACRO, la magnetita

    siempre es magntica [3].

    Los ferrofluidos son utilizados para sellar el disco duro

    de las computadoras y otro tipo de motores giratorios, y en

    bocinas para disminuir las vibraciones. [3]

    Se han desarrollado diversos estudios para

    aplicaciones mdicas en diferentes campos. Separacin,

    Inmuno-ensayos, transporte de medicamentos, resonancia

    magntica para obtener anlisis visuales trmicos se han podido

    desarrollar por el uso adecuado de nano-partculas magnticas

    en forma de ferrofluido. Debido a su poca bio-compatibilidad y

    baja dispersin en soluciones acuosas, nano-partculas que son

    utilizadas para aplicaciones biomdicas necesitan

    modificaciones en el rea superficial [4].

    Las propiedades magnticas de la magnetita que la

    hacen un compuesto ideal para ser un ferrofluido vienen de su

    estructura cristalina. La magnetita, sobre 120K, cristaliza en

    una estructura espinel inversa.

  • Ilustracin 1- Esquema de la estructura cristalina de la magnetita

    Esta disposicin de espines antiparalelos en todo el slido que

    no se cancele por completo se conoce como ferromagnetismo.

    Los ferrofluidos son en realidad superparamagntico, lo que

    significa que un ferrofluido reacciona a un campo magntico de

    la misma manera como un slido ferromagntico, pero se

    magnetiza y desmagnetiza ms rpidamente porque en un

    ferrofluido los dominios magnticos son del mismo tamao que

    las partculas reales.

    Al procedimiento base le cambiamos:

    - No hicimos filtrado en vaco.

    - En la ltima corrida duplicamos las

    cantidades volumtricas.

    - Para evitar la oxidacin utilizamos

    argn como medio de mezcla de las

    soluciones de cloruros para evitar la

    oxidacin del cloruro ferroso.

    - Utilizamos 1 medio surfactante

    diferente al presentado para verificar el

    comportamiento magntico. Utilizamos

    cido ctrico por recomendacin de

    asistentes de La Universidad de los

    Andes, el surfactante indicado por el

    procedimiento y dejamos una muestra

    sin surfactante.

    II. OBJETIVOS

    - Obtener un ferrofluido basado en la reaccin de hierro II y hierro III en una solucin de amonio acuosa.

    - Lograr nano-partculas magnticas dispersas en una solucin coloidal.

    - Alcanzar una dispersin adecuada de las partculas magnticas en la solucin, con la ayuda del surfactante.

    III. METODOLOGA

    A. Sntesis

    1) Reactivos

    a) FeCl2 2M en HCl 2M

    b) FeCl3 1M en HCl 2M

    c) NH3 (ac) 0,7M

    d) /CH3)4NCl al 25%

    e) cido Ctrico

    2) Materiales

    a) Equipos

    - Balanza analtica

    - Esptula metlica

    - Vaso de precipitado

    - Agitador magntico

    - Soporte bureta

    - Agitador de vdrio

    - Ependorf

    - Beaker

    - Vasos de precipitado

    3) Procedimiento

    1- Combinar soluciones de FeCl2 con FeCl3 en una

    proporcin volumtrica 1:4.

    NOTA: El FeCl2 es verde aguamarina y as

    debe verse su solucin, en caso de que

    parezca amarillosa es porque se oxida a

    FeCl3.

    2- Colocar mezcla en agitador magntico y ubicar

    capsula de agitacin adecuadamente.

    3- Con la agitacin constante, agregar gota a gota

    50ml de solucin de NH3 0,7M.

    NOTA: Entre ms despacio se agregue la

    gota se pueden obtener mejores resultados

    4- Se forma un precipitado negro.

  • Ilustracin 2 - Formacin del precipitado gota a gota

    5- Utilizando un imn fuerte de niodimio, separar el

    ferrofluido del sobre nadante. Colocar el imn en

    el fondo del contendor.

    6- Esperar a total aglomeracin de ferrofluido.

    7- Decantar lquido.

    8- Se enjuaga varias veces con agua para eliminar

    por completo el sobrendante de NH3.

    9- Agregar el ferrofluido a los 2 sufractantes por

    separado.

    10- Acercar campo magntico a las soluciones y dejar

    durante 30 minutos el ferrofluido adherido al

    magneto.

    11- Utilizando de nuevo el imn como aglomerante de

    las partculas de ferrofluido, decantar el exceso de

    sufractante.

    IV. CARACTERIZACIN

    A. Composicin

    Para la determinacin de composicin se pueden utilizar

    tcnicas analtica