Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

B Ferrofluid
Die Konzentration der magnetischen Eisenoxide in den magnetischen Flüssigkeiten kann je
nach gewünschtem Verwendungszweck variiert werden. Wenn die Magnetitkonzentration
zunimmt, nehmen folglich auch die Sättigungsmagnetisierung, Viskosität und spezifische
Dichte zu. Für die meisten Verwendungszwecke sind magnetische Flüssigkeiten mit einer
Magnetitkonzentration von 5 bis etwa 50 g Magnetit auf 100 ml Flüssigkeit befriedigend.
Ein magnetisches Fluid, das beispielsweise 5 g Magnetit auf 100 ml Flüssigkeit enthält,
zeigt eine Sättigungsmagnetisierung von etwa 40 bis 45 Gauss, während ein Fluid mit 50 g
Magnetit auf 100 ml Flüssigkeit eine Sättignungsmagnetisierung von etwa 425 Gauss auf-
weist. Die Viskosität und die spezifische Dichte können in eingeschränktem Maße auch
unabhängig von der Magnetitkonzentration durch geeignete Wahl von Trägerflüssigkeiten
oder Medien variiert werden.
Die Menge des Dispergierungsmittels, die benötigt wird, ist nicht sensitiv, solange so viel
hinzugegeben wird, dass alle magnetischen Partikel bedeckt sind, um ein Verklumpen zu
verhindern. Überschüssiges Dispersionsmittel löst sich lediglich in der Trägerflüssigkeit, ein
großer Überschuss ist jedoch unerwünscht, da dadurch die Viskosität des erzeugten ma-
gnetischen Fluides zunimmt. Auch ein Verklumpen der magnetischen Teilchen kann durch
einen solchen Überschuss zustande kommen. Gewichtsmäßig ist ein Dispersionsmittel im
Bereich von 0,05 bis 0,75 Gramm pro Gramm Magnetit ausreichend. In den meisten Fällen
bevorzugen wir ein magnetisches Fluid, das etwa 0,1 bis 0,5 Gramm Dispersionsmittel pro
Gramm Magnetit besitzt.
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Das Ablaufdiagramm Bild 3 zeigt eine Herstellungsvariante für ein magnetisches Fluid. Ein
Becherglas 10, vorzugsweise mit einem Rührer ausgestattet 11 wird dazu verwendet, um
eine schnell ablaufende Fällungsreaktion zu erhalten. Eisen(II)Salz 12 und Eisen(III)salz
13, beide in gelöster Form und in einem molaren Verhältnis von etwa 1:2, werden in das
Becherglas 10 gegeben, wo sie in einem Überschuss von Ammoniumhydroxid, das eingelei-
tet wurde 14, niedergefällt werden. Diese Ausfällung muss schnell in einem Überschuss aus
Ammoniumhydroxid durchgeführt werden, um ein Maximum an hydratisierten Eisenoxid-
partikeln von kolloidaler Größenordnung zu erhalten. Vorzugsweise findet diese Reaktion
maximal bei Zimmertemperatur statt, um ein Festwerden oder zu starkes Anwachsen der
Partikel zu vermeiden.
Der Schlamm aus sehr feinen zerteilten Oxidpartikeln wird dann mit einer Leitung 15 in
ein zweites Becherglas 16 transferiert, das ebenfalls mit einem Rührer ausgestattet ist 17.
Ein Dispersionmedium 18, wie etwa Ölsäure und ein Lösungsmittel 19, wie etwa Kerosin,
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