Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm
Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm
B Ferrofluid Temperatur der magnetischen Flüssigkeit, die immer noch kleine Mengen an eingeschlos- senem und gelöstem Salz und Wasser enthält, erhöht wird um die finale Dehydrierung zu erleichtern. Diese erwärmte Mixtur wird dann 28 zu einem magnetischen Dekantierer 29 gegeben. Ein lokal beschränktes magnetisches Feld wird an einer Seite des Dekantierers 29 mit Hilfe eines Permament-oder Elektromagnets 30 angebracht. (. . . )Das Wasser und das Salz werden vom Dekantierer abgeschüttet 33. Beispiel 1 Es wurde eine Herstellungsvariante für die Herstellung von kleinen Mengen an magneti- schen Fluiden mit reproduzierbaren Eigenschaften entwickelt. Folgend ein „Rezept“, das durch einfache Apparaturen und offene Glasbecher durchgeführt werden kann. Löse 0, 09 mol Eisen(III)chlorid und 0, 06 mol Eisen(II)chorid in 50 ml destilliertem Wasser. Beachte, dass das molare Verhältnis von Eisen(III) zu Eisen(II)ionen (3 zu 2) geringer ist als das Verhältnis in Magnetit (2 zu 1). Dies liegt daran, dass während der Reaktion einige Eisen(II)ionen zu Eisen(III)ionen oxidieren, wenn die Reaktion in offenen Bechergläsern abläuft. Füge dann langsam unter Rühren 50 ml konzentriertes Ammoniumhydroxid (28%) hinzu, um einen Niederschlag von Eisenhydroxiden zu bekommen. Erwärme die Mixtur auf 95 ◦ C und füge unter heftigem Rühren 50 ml Fisher geruchlos Kerosin und 5 ml Mallinkrodt U.S.P. Ölsäure hinzu. Wenn man die Erwärmung weiter fort setzt, wird eine deutliche Phasentrennung zwischen der wässrigen und organischen Phase auftreten. Die wässrige Phase wird mit einer Pipette entfernt. Dies reduziert die Erwärmungszeit, die nötig wäre, um Restwasser zu entfernen, und auch so wird der größte Teil des Ammoni- umchloridrestes entfernt. Man erwärmt nun so lange, bis das Wasser verdampft ist, wobei die organische Phase bis zu 130 ◦ C erwärmt werden kann. Nun wird das Fluid auf Zimmertemperatur abgekühlt und umgefüllt. Es wird nun Kerosin hinzugefügt, bis man ein finales Volumen von 55 ml erhält. Dies kompensiert den Kero- sinverlust, der durch den Erwärmungsprozess entstanden ist. Anschließend wird das Fluid mit dem Whatman No. 31 Filterpapier vakuumgefiltert, zu große Partikel (falls vorhanden) werden von dem Fluid mit einem Magneten entfernt. Ein Fluid, das auf diese Weise hergestellt wurde, hat die folgenden Eigenschaften: 202 1. eine Sättigungsmagnetisierung von 140 Gauss bei einem angelegten Feld von 7000 Oersteds (= A m )
. . . B.3 Production of magnetic fluids by peptization techniques - United States Patent nach Reimers et al. 2. eine spezifische Dichte von 0, 92 g cm 3 3. eine Viskosität von 0, 223 Poise ( g cm·s ), gemessen mit einem Kapillarviskometer vom Typ Ostwald bei 25 ◦C Beispiel 4 In diesem Beispiel werden 0, 2 mol FeCl 3 • 6 H 2 O und 0, 1 mol FeCl 2 • 4 H 2 O in Wasser ge- löst und mit einem Überschuss an Ammoniumhydroxid niedergefällt. Es wird soweit Wasser abdekantiert, bis das Volumen des wässrigen Niederschlags 200 ml beträgt. In einem Edel- stahlbecher werden nun 200 ml Kerosin mit 2% Ölsäure auf 110 ◦ C erwärmt. Das Becherglas wird mit einer Kanüle ausgestattet, um die Entfernung von Wasser zu vereinfachen. In diesem Beispiel wird die wässrige magnetische Suspension einfach in kleinen Mengen in das erhitzte Kerosin gegeben. Die Niederfällung des magnetischen Materials erfolgt wie in Beispiel 2. Da das Restwasser, das nicht verdampft wurde, schwerer ist als das kerosinhal- tige Trägerfluid, lässt man es auf den Boden des Becherglases absetzen und lässt dieses dann ab. Nachdem das gesamte magnetische Material hinzugegeben wurde, wird die Flüssigkeit auf Raumtemperatur abgekühlt. Ein großer Permanentmagnet wird verwendet, um die Nie- derfällung der größeren Partikel zu beschleunigen und das Fluid wird mit einer Pipette abgezapft. Das Fluid wird dann unter einer Argonatmosphäre, um eine Entzündung zu verhindern, auf 110 ◦ C erhitzt und schließlich auf 50 ml reduziert. Das erhaltene magneti- sche Fluid hat eine spezifische Dichte von 0, 95 g cm 3 . 203
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B.3 Production of magnetic fluids by peptization techniques - United States<br />
Patent nach Reimers et al.<br />
2. e<strong>in</strong>e spezifische Dichte von 0, 92 g<br />
cm 3<br />
3. e<strong>in</strong>e Viskosität von 0, 223 Poise ( g<br />
cm·s ), gemessen mit e<strong>in</strong>em Kapillarviskometer vom<br />
Typ Ostwald bei 25 ◦C Beispiel 4<br />
In diesem Beispiel werden 0, 2 mol FeCl 3 • 6 H 2 O und 0, 1 mol FeCl 2 • 4 H 2 O <strong>in</strong> Wasser ge-<br />
löst und mit e<strong>in</strong>em Überschuss an Ammoniumhydroxid nie<strong>der</strong>gefällt. Es wird soweit Wasser<br />
abdekantiert, bis das Volumen des wässrigen Nie<strong>der</strong>schlags 200 ml beträgt. In e<strong>in</strong>em Edel-<br />
stahlbecher werden nun 200 ml Keros<strong>in</strong> mit 2% Ölsäure auf 110 ◦ C erwärmt. Das Becherglas<br />
wird mit e<strong>in</strong>er Kanüle ausgestattet, um die Entfernung von Wasser zu vere<strong>in</strong>fachen.<br />
In diesem Beispiel wird die wässrige magnetische Suspension e<strong>in</strong>fach <strong>in</strong> kle<strong>in</strong>en Mengen <strong>in</strong><br />
das erhitzte Keros<strong>in</strong> gegeben. Die Nie<strong>der</strong>fällung des magnetischen Materials erfolgt wie <strong>in</strong><br />
Beispiel 2. Da das Restwasser, das nicht verdampft wurde, schwerer ist als das keros<strong>in</strong>hal-<br />
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dann ab.<br />
Nachdem das gesamte magnetische Material h<strong>in</strong>zugegeben wurde, wird die Flüssigkeit auf<br />
Raumtemperatur abgekühlt. E<strong>in</strong> großer Permanentmagnet wird verwendet, um die Nie-<br />
<strong>der</strong>fällung <strong>der</strong> größeren Partikel zu beschleunigen und das Fluid wird mit e<strong>in</strong>er Pipette<br />
abgezapft. Das Fluid wird dann unter e<strong>in</strong>er Argonatmosphäre, um e<strong>in</strong>e Entzündung zu<br />
verh<strong>in</strong><strong>der</strong>n, auf 110 ◦ C erhitzt und schließlich auf 50 ml reduziert. Das erhaltene magneti-<br />
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