Ingredientes:
- Óleo ou azeite
- 3 ovos grandes
- 1 pitada de sal
- 1 colher de chá de vinagre ou sumo de limão
Modo de preparo:
- Coloque todos os ingredientes, exceto o óleo ou azeite, no liquidificador e coloque para bater.
- Quando a mistura estiver homogênea, enquanto bate, vá adiconando o óleo ou o azeite em fio até atingir uma consistência firme.
- Não ultrapasse o ponto para não desandar.
- Utilize em seguida, pois não possui conservantes.
Gostaram da receita de maionese caseira? Não? Por que?
Já sei. Aqui é o blog dos autoentusiastas e não um programa de culinária...
Ok. Então vou mudar um pouco a receita, pra ver se fica um pouco mais intressante.
Ingredientes:
- 30 ml de óleo vegetal
- Toner de impressora laser
- Imã de terras raras (com forte campo magnético)
Modo de preparo:
- Coloque um pouco de toner no fundo de um recipiente de vidro, adicione o óleo e misture bem.
- Por fora do recipente, aproxime o imã.
- Observe os resultados.
Não entendeu nada? Então, acompanhe o vídeo a seguir:
Vamos entender o que estamos vendo.
As duas receitas anteriores produzem colóides. Colóides não são misturas simples de duas ou mais substâncias, mas a manutenção de substâncias fracionadas em partículas, gotas ou bolhas pequenas, de dimensões micrométricas (milésimo de milímetro) ou nanométricas (milionésimo de milímetro), suspensas em outra substância que lhes oferece suporte. Forças de ordem molecular evitam que estas partículas se reagrupem e as mantém em suspensão, tornando o colóide estável.
Além da maionese, que é um meio líquido suspenso em outro líquido, podemos dar o exemplo da neblina, que é uma substância líquida suspensa em um meio gasoso, e a fuligem, que é um meio sólido suspenso em um meio gasoso.
Colóides apresentam importantes aplicações tecnológicas porque oferecem propriedades físicas e químicas completamente diferentes das substâncias puras que as originam. É o caso da maionese, com seu comportamento de pasta firme contra o comportamento líquido do óleo e da clara de ovo que lhe deram origem.
Enumerar as aplicações dos colóides num automóvel é uma tarefa complexa. Eles estão por todos os lados.
O óleo do motor possui, por exemplo, um componente detergente que mantém a borra fragmentada e suspensa na forma coloidal no meio líquido. Se este agente detergente saturar ou degradar, as micropartículas de borra têm sua suspensão instabilizada, se agregam e se depositam por todos os cantos no motor. Se o prazo de troca do óleo do motor for obedecido, a borra é eliminada junto com o óleo velho, mantendo o motor limpo.
Porém, a segunda receita mostra um tipo muito especial de colóide, cujas aplicações tecnológicas só vem sendo exploradas na prática nas últimas duas décadas.Trata-se do chamado “fluido magnético”.
Há dois tipos de líquidos magnéticos: os ferrofluidos e os fluidos magnetoreológicos. Estruturalmente, a diferença entre eles é que, enquanto os fluidos magnetoreológicos possuem partículas magnetizáveis (geralmente algum tipo de óxido de ferro, como a ferrita) com tamanho de ordem micrométrica, os ferrofluidos possuem partículas nanométricas do mesmo material, mil vezes menores daquelas dos fluidos magnetoreológicos. Esta diferença aparentemente simples cria propriedades diferentes para estes fluidos.
Os fluidos magnetoreológicos são uma criação dos laboratórios militares da década de 40, e por muitos anos não passaram de mera curiosidade de laboratório.
Os ferrofluidos surgiram nos anos 60, quando a Nasa investigava formas de manter combustíveis líquidos de foguete aderidos às paredes dos tanques. Em microgravidade, os líquidos formam gotas que ficam soltas no meio gasoso dentro do tanque, e bombear um combustível como o hidrogênio para os motores afeta seu funcionamento se alternadamente for fornecido na forma gasosa seguida de uma fase líquida.
O que eles obtiveram não foi exatamente o que queriam. Limitações tecnológicas importantes como a de geração de campos magnéticos intensos, as propriedades elétricas e magnéticas do ferro em suspensão e as propriedades coloidais inesperadas criaram um fluido de características únicas.
O resultado podemos observar no belo espetáculo a seguir:
O que não conseguimos ver é que por baixo destes cones temos eletroímãs poderosos, que oferecem apenas um pólo magnético para magnetizá-los.
Com a criação de um campo magnético fraco, a primeira coisa que percebemos é um amontoamento do fluido em torno dos cones. Conforme a intensidade deste campo magnético aumenta, percebemos que o ferrofluido sobre pelo cone, preferencialmente pelo canal helicoidal lavrado na peça.
O canal helicoidal é o primeiro lugar por onde o ferrofluido sobe porque ele é uma descontinuidade da superfície do cone, concentrando campo magnético ali, e exercendo maior atração magnética a ele.
Temos aqui nossa primeira aplicação tecnológica do ferrofluido. Podemos bombear o ferrofluido, mesmo contra a gravidade, sem termos de invadir o meio em que ele se encontra. E mais. Controlando o design dos componentes, conseguimos criar caminhos preferenciais para este bombeamento.
Além das aplicações no setor de mecânica, as aplicações medicinais e biológicas desta tecnologia são enormes.
E a “coroa de espinhos”, o que seria?
Vamos voltar nas nossas velhas experiências ginasiais.
Uma das primeiras experiências que fazemos com magnetismo é colocar uma folha de papel por cima de um imã e derramamos limalha de ferro sobre a folha. O resultado é a formação dos desenhos de linhas de campo muito bem demarcadas.
Somos ensinados a reconhecer aquelas linhas como sendo a impressão visível do campo magnético. Mas isto não é bem verdade.
Para começar, massas concentradas de ferro facilitam a concentração de campos magnéticos, curvando-os até que passem por elas.
O “ferrão” na cauda do avião de patrulha naval P-3 Orion contém na ponta uma sonda de anomalia magnética, que constantemente lê a intensidade e a direção do campo magnético terrestre. O “ferrão” é extensível para afastar a sonda da fuselagem e dos equipamentos elétricos do avião que poderiam interferir em suas leituras.
Quando o avião passa próximo a um submarino, feito de ferro, a sonda capta uma distorção do campo magnético terrestre que indica a direção e a distância em que se encontra a massa de ferro que causa a anomalia. Massas de ferro flutuando no meio da lâmina d´água não são naturais, e certamente indicam um submarino.
Cada partícula imersa em campo magnético passa a se comportar como um imã, e gira para alinhar sua maior extensão com este campo, tal qual a agulha de uma bússola.
Conforme a limalha é lançada sobre o papel, as partículas se magnetizam. Cada partícula se vê atraída pelas outras que estão sobre a mesma linha de campo, já que oferecem a ela pólos magnéticos opostos aos dela.
Já as partículas que se encontram ao seu lado possuem pólos semelhantes, causando repulsão entre elas.
Ocorrem então,dois fenômenos opostos e simultâneos:
- a atração das partículas causa sua concentração, bem como a do fluxo magnético que as atravessa e
- a partir de certa concentração, a força de repulsão lateral entre partúculas vizinhas aumenta, instabilizando a concentração.
A oposição de forças conduz a uma condição de equilíbrio, onde a concentração é fragmentada em várias linhas paralelas, filamentares. Se as condições do campo magnético ou da concentração de limalha são alteradas, o conjunto se reconfigura até atingir novo equilíbrio.
Em sistemas onde estas condições são dinâmicas, a configuração da limalha é dinâmica.
Este comportamento sob campos magnéticos não é exclusivo da limalha.
Os cinturões de radiação de Van Allen são formados pelo vento solar, que colide com o campo magnético terrestre. Sem a proteção do campo magnético, a Terra seria um planeta estéril.
Um dos maiores segredos do nosso Sol ainda é motivo de controvérsia entre cientistas. A superfície do Sol é relativamente fria, de 6.000 graus Celsius, porém as plumas atingem até 2 milhões de graus Celsius. Como tanta energia é transferida para as plumas ainda é um completo mistério.
O que se sabe é que as plumas são feitas de plasma, partículas eletricamente carregadas a alta temperatura, que se desprendem da superfície do Sol, presas a laços de campos magnéticos poderosos. Estes campos magnéticos armazenam enormes quantidades de energia, que de algum modo são transferidas a grande distância para o plasma. A formação filamentar das plumas concentra ainda mais a energia sobre porções menores e concentradas de plasma, elevando a temperatura.
Na foto a seguir, vemos uma imagem de uma destas plumas. O círculo azul no canto superior direito dá uma referência de escala da Terra para os demais componentes da foto.
As partículas do ferrofluido apresentam o mesmo comportamento de autoorganização, que é dinâmico em função das modificações sofridas pelo campo magnético. Na ausência de campo magnético, o ferrofluido é um colóide amorfo, com as partículas distribuídas aleatória e uniformemente. Sob campo magnético, as partículas se juntam em filamentos, assim como a limalha.
Esta modificação estrutural do fluido é que cria suas características tão particulares.
A principal diferença entre a limalha livre e o ferrofluido é que este último mantém suas partículas em suspensão líquida, sem atrito estático, mas viscoso. Embora as concentrações de partículas no ferrofluido sejam geometricamente melhor definidas que os da limalha livre, a total reorganização das partículas demora um certo tempo pelo efeito amortecedor do fluido de suporte.
A autoorganização dinâmica do ferrofluido, tanto na concentração de partículas, como na concentração dos feixes do campo magnético, é capaz de fundir ou separar estes espinhos e, internamente, separar ou fundir os filamentos de partículas.
Os “espinhos” são chamadas de “picos de Rosensweig”, em homenagem ao cientista que estudou estes comportamentos complexos. São conformações que surgem do equilíbrio das propriedades do ferrofluido contra a capacidade dos fluxos magnéticos concentrados em conseguirem sustentar a massa dos picos contra a gravidade. Eles surgem onde o campo magnético possui intensidade suficiente e configuração para se dispersar para além do ferrofluido.
Uma aplicação tecnológica desta propriedade ocorre quando juntamos as propriedades do ferrofluido com outros comumente utilizados em partículas nanométricas. Existem nanopartículas com propriedades de adesão à membrana de proteína que reveste células, bactérias ou vírus. Outras podem se ligar substâncias químicas específicas ou a resíduos sólidos.
O uso da propriedade de concentração das partículas sob forte campo magnético criaria então um filtro biomagnético, ou quimiomagnético mais eficiente que os filtros mecânicos convencionais. O potencial de um filtro altamente seletivo nos mais diversos campos da engenharia e da medicina é enorme.
O mesmo efeito de concentração cria outra propriedade única do ferrofluido. Sob forte campo magnético, o fluido é atraído e se concentra, criando uma tensão no interior da bolha formada. Ao colocarmos sobre a bolha um corpo não magnético qualquer, o ferrofluido equilibra a força de esmagamento da bolha pela tensão interna criada. A peça não magnética flutua sobre o ferrofluido tenso.
Vejam o que ocorre com a moeda de cobre neste vídeo:
Ela desliza sem atrito sobre a bolha de ferrofluido induzida pelo imã.
Podemos então construir mancais de propriedades hidrostáticas semelhantes às que sustentam o virabrequim de um motor, porém sem a necessidade de bomba. Um simples imã de terras raras é capaz de fazê-lo funcionar.
Nos automóveis, os líquidos magnetoreológicos tem apresentado maior aplicação prática que os ferrofluidos. A principal propriedade que torna o líquido magnetoreológico importante é que, sob campo magnético, este fluido varia sua viscosidade até o ponto de se tornar sólido.
A GM foi pioneira no desenvolvimento de amortecedores e embreagens utilizando fluido magnetoreológico.
No final da década de 80 e início da de 90, a McLaren pesquisou este tipo de amortecedor, mas que se tornou obsoleto quando a Williams apareceu com sua suspensão ativa. Hoje, ambos os dispositivos estão banidos pelo regulamento da Fórmula 1. Mas apesar de proibido na Fórmula 1 e em outras categorias, os amortecedores de regulagem magnética já são usados em carros de rua de alto padrão.
Vejam este vídeo da Audi, demonstrando os princípios desta tecnologia:
Já este, do Corvette, mostra a diferença de comportamento dinâmico de dois Corvettes, um com e outro sem os amortecedores magnetoreológicos.
Os Corvettes são vendidos com estes amortecedores desde 2005.
Fluidos magnéticos são apenas a ponta do iceberg da tecnologia de materiais que está em vias de fazer parte do nosso dia a dia. Eles são considerados uma aplicação até elementar da nanotecnologia, que junto com a biotecnologia, prometem responder pelas revoluções tecnológicas futuras como a informática e a internet tem feito nos últimos anos.
AAD
Agradabilíssimo evento, parabéns aos organizadores!
