Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

B.2 Dilution stable water based magnetic fluids - United States Patent nach
Khalafalla et al.
eine Erwärmung auf 150−200 ◦ F (65−93 ◦ C) für eine bis eineinhalb Minuten sinnvoll. Man
verwendet die Säure in ausreichender Menge, um die magnetischen Partikel zu bedecken,
da man so eine lösungsstabile Dispersion erhält. Während die Menge natürlich ein wenig
von der verwendeten Säure und den magnetischen Partikeln abhängt, kann man generell
sagen, dass mindestens 25 Gewichts% der Masse der magnetischen Partikel als Säuremen-
ge angemessen sind. Zugabemengen über 80 Gewichts% sind normalerweise nicht nötig. In
den meisten Fällen erhält man gute Resultate bei Zugabe von etwa 50 Gewichts%. Deshalb
wird ein Wertebereich von etwa 30-70 Gewichts% empfohlen.
Wie zuvor erwähnt, sind die Magnetitpartikel vorzugsweise von der Ausfällung einer wäss-
rigen Lösung entstanden. Diese Fällung sollte mit Ammoniumhydroxid durchgeführt wer-
den. Auch andere Basen, wie beispielsweise Natriumhydroxid, können verwendet werden,
jedoch nimmt die Viskosität des Fluides auf Grund von Seifenbildung zu. Wegen der gene-
rell schlechten Wasser-Lösbarkeit des sauren Dispergierungsmittels wird ein Fällungsmittel,
wie etwa Ammoniumhydroxid, zur Fällung der Eisensalze in einer wässrigen Lösung ver-
wendet. Dabei wird die Lauge in einem Überschuss zu der theoretisch benötigten Menge
hinzugegeben. (. . . ) Zum Beispiel ist bei der Verwendung von Dodecansäure und Magne-
titpartikeln ein Überschuss an Ammoniumhydroxid von mindestens 73% im Vergleich zur
theoretischen Fällungsmittelmenge optimal.
Nach der Fällung wird der magnetische Niederschlag mit wässrigem Ammoniumhydroxid
gewaschen. Es wird empfohlen, den Niederschlag ausreichend oft zu waschen, um einen
beträchtlichen Anteil des Chlorids zu entfernen, da ein hoher Chlorid-Ionen Gehalt zu
einem qualitativ schlechten magnetischen Fluid führt.
Die Erfindung wird an den nun folgenden Beispielen illustriert.
Beispiel 1
Ein wasser-basiertes magnetisches Fluid, das mit Dodecylamin stabilisiert wird, kann mit
folgender Methode hergestellt werden. Die Eisensalze FeCl 2 · 4 H 2 O (12 g) und FeCl 3 ·
6 H 2 O (24 g) werden je in 50 ml Wasser gelöst. Diese Lösungen werden dann in einem
600 ml Becher vermischt und unter Rühren wird 50 ml Ammoniumhydroxid (spezifische
Dichte von 0,9) hinzugegeben. Der Becher mit dem (. . . ) resultierenden Niederschlag wird
anschließend auf einen Permanentmagneten gestellt, um die Sedimentierung zu beschleu-
nigen. Nach einer Verweildauer von 5 Minuten wird die klare Salzlösung abdekantiert. Der
Niederschlag wird dann mit einer Lösung aus 5 ml Ammoniumhydroxid und 95 ml Wasser
gewaschen. Diese Mischung wird dann ebenfalls wieder für 5 Minuten auf einen Perma-
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