Liquides magnétiques ou ferrofluides : Élaboration d’un ferrofluide

1.1 - Définition d’un ferrofluide
1.2 - Propriétés magnétiques des grains
1.3 - Paramagnétisme géant d’un liquide magnétique
1.4 - Stabilité colloïdale d’un ferrofluide

2 - Élaboration d’un ferrofluide

2.1 - Matériau magnétique
2.2 - Liquides porteurs
2.3 - Comment rendre les particules compatibles avec le solvant ?
2.4 - Remarque

3 - Applications des liquides magnétiques

3.1 - Effets microscopiques

Figure 4 - Viscosimètre à ferrofluide
3.2 - Effets macroscopiques

4 - Conclusion

Présentation

Auteur(s)

René MASSART : Laboratoire de Physico-chimie inorganique, URA S.R.S.I. 1662Université Pierre et Marie Curie
Jean-Claude BACRI : Laboratoire d’Acoustique et Optique de la Matière condensée - Laboratoires associés au Centre National de la Recherche ScientifiqueUniversité Pierre et Marie Curie
Régine PERZYNSKI : Laboratoire d’Acoustique et Optique de la Matière condensée - Laboratoires associés au Centre National de la Recherche ScientifiqueUniversité Pierre et Marie Curie

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INTRODUCTION

Un liquide magnétique ou ferrofluide est une suspension colloïdale de grains magnétiques 2.1 nanométriques dans un liquide porteur 2.2 .

L’intérêt majeur d’un ferrofluide réside dans l’association des propriétés des liquides et des propriétés magnétiques. Cela lui confère de nombreuses possibilités d’applications 3 , dont certaines sont déjà commercialisées : bobines de haut-parleurs, amortisseurs de vibrations, joints étanches sustentés magnétiquement.

Certaines applications dérivent de propriétés microscopiques des particules individuelles comme les modulateurs de lumière ou les amortisseurs assistés. D’autres trouvent leur origine dans des propriétés plus macroscopiques d’entraînement du liquide dans son ensemble comme les capteurs accélérométriques ou les joints magnétiquement sustentés.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d2180

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Applications des liquides magnétiques

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2. Élaboration d’un ferrofluide

2.1 Matériau magnétique

Parmi la grande variété de matériaux magnétiques, une faible proportion est utilisée actuellement dans les ferrofluides, à savoir quelques métaux et surtout des oxydes de type ferrite.

Particules métalliques : Ni, Co, Fe, alliages Fe‐Co, Fe‐N

Ces particules sont très magnétiques, mais malheureusement très oxydables [10] [11] [12]. Cette oxydation se traduit généralement par une forte diminution, voire une disparition du ferromagnétisme.

Les principales méthodes de préparation de nanoparticules métalliques sont :
- la thermolyse de complexes organométalliques, principalement les métaux carbonyles, comme Co (CO)₈ ;
- la réduction chimique en solution aqueuse de sels métalliques par un réducteur énergique ;
- la condensation ménagée d’atomes métalliques gazeux.

Particules d’oxyde magnétique

Les oxydes utilisés sont essentiellement les ferrites à structure spinelle de formule Fe ₂ MO₄ , où M est un cation bivalent d’un métal de transition (Fe, Co, Ni, Mn, Cu), ainsi que la maghémite γ Fe ₂ O₃ .
- Le premier procédé d’obtention de nanoparticules de ferrite (1966) consistait en un broyage prolongé, d’une durée supérieure à 1 000 h,...