المائع المغناطيسي

تُستخدم الموائع المغناطيسية لتشكيل موانع تسرب سائلة حول أعمدة الدوران في الأقراص الصلبة . يُحاط العمود الدوار بمغناطيسات، وتُوضع كمية صغيرة من المائع المغناطيسي في الفجوة بين المغناطيس والعمود، حيث تُثبّت في مكانها بفعل انجذابها للمغناطيس. يُشكّل سائل الجسيمات المغناطيسية حاجزًا يمنع دخول الشوائب إلى داخل القرص الصلب. ووفقًا لمهندسي شركة فيروتك، تتحمل موانع التسرب المصنوعة من الموائع المغناطيسية على الأعمدة الدوارة عادةً ضغطًا يتراوح بين 3 و4 رطل لكل بوصة مربعة؛ ^{[ 15 ]} ويمكن تكديس موانع تسرب إضافية لتشكيل مجموعات قادرة على تحمل ضغوط أعلى.

تتمتع الموائع المغناطيسية بقدرات على تقليل الاحتكاك . فإذا تم تطبيقها على سطح مغناطيس قوي بما فيه الكفاية، مثل مغناطيس مصنوع من النيوديميوم ، فإنها يمكن أن تجعل المغناطيس ينزلق على الأسطح الملساء بأقل مقاومة.

يمكن استخدام الموائع المغناطيسية لتصوير هياكل المجال المغناطيسي على سطح المواد المغناطيسية الحديدية باستخدام تقنية طورها فرانسيس بيتر . ^{[ 16 ]}

منذ عام 1973، استُخدمت الموائع المغناطيسية في مكبرات الصوت لإزالة الحرارة من ملف الصوت ، ولتخميد حركة المخروط بشكل سلبي. تتواجد هذه الموائع في الفراغ الهوائي المحيط بملف الصوت، وتُثبّت في مكانها بواسطة مغناطيس مكبر الصوت. ونظرًا لأن الموائع المغناطيسية بارامغناطيسية، فإنها تخضع لقانون كوري ، وبالتالي تقل مغناطيسيتها مع ارتفاع درجات الحرارة. يجذب مغناطيس قوي موضوع بالقرب من ملف الصوت (الذي يُنتج الحرارة) المائع المغناطيسي البارد أكثر من المائع المغناطيسي الساخن، مما يدفع المائع الساخن بعيدًا عن ملف الصوت الكهربائي باتجاه المشتت الحراري . تُعد هذه طريقة تبريد فعالة نسبيًا لا تتطلب أي طاقة إضافية. ^{[ 17 ]}

بدأ بوب بيركويتز من شركة أكوستيك ريسيرش دراسة الموائع المغناطيسية عام 1972، مستخدمًا إياها لتخميد رنين مكبر الصوت عالي التردد. وفي عام 1974، استخدم دانا هاثاواي من شركة إبيكير في ماساتشوستس الموائع المغناطيسية لتخميد مكبر الصوت عالي التردد، ولاحظ آلية التبريد. وكان فريد بيكر ولو ميللو من شركة بيكر إلكترونيكس من أوائل المستخدمين لهذه التقنية عام 1976، وانضم ميللو إلى شركة فيروفلويديكس ونشر بحثًا عام 1980. ^{[ 18 ]} وفي مجال الصوت الموسيقي، بدأت شركة شوكو استخدام الموائع المغناطيسية عام 1979 لتبريد مكبرات الصوت منخفضة التردد. ^{[ 19 ]} وكانت باناسونيك أول شركة تصنيع آسيوية تستخدم الموائع المغناطيسية في مكبرات الصوت التجارية، عام 1979. وشهد هذا المجال نموًا سريعًا في أوائل الثمانينيات. واليوم،  يُنتج حوالي 300 مليون محول طاقة صوتي سنويًا باستخدام الموائع المغناطيسية، بما في ذلك مكبرات الصوت المثبتة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة وسماعات الرأس وسماعات الأذن. ^{[ 20 ]}

تُستخدم الموائع المغناطيسية المقترنة بالأجسام المضادة أو عوامل الالتقاط الشائعة، مثل الستربتافيدين (SA) أو الغلوبولين المناعي المضاد للفأر (RAM)، في الفصل المناعي المغناطيسي ، وهو فرع من فرز الخلايا . ^{[ 21 ]} تُستخدم هذه الموائع المغناطيسية المقترنة للارتباط بالخلايا المستهدفة، ثم فصلها مغناطيسيًا عن خليط الخلايا باستخدام فاصل مغناطيسي منخفض التدرج. لهذه الموائع المغناطيسية تطبيقات في مجالات متنوعة، منها العلاج الخلوي ، والعلاج الجيني ، وتصنيع الخلايا ، وغيرها.

من الناحية الجمالية، يمكن عرض الموائع المغناطيسية لتجسيد الصوت . ولتحقيق ذلك، تُعلق قطرة من المائع المغناطيسي في سائل شفاف. ويؤثر مغناطيس كهربائي على شكل المائع المغناطيسي استجابةً لشدة الصوت أو تردده، مما يسمح له بالتفاعل بشكل انتقائي مع طبقات الصوت العالية أو المنخفضة في الأغنية. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

يمكن تصنيع جهاز بصري مغناطيسي وعدسة بصرية ديناميكية لعرض تدفق المجال المغناطيسي باستخدام غشاء رقيق فائق المغناطيسية مغلف ومحكم الإغلاق بين لوحين زجاجيين مسطحين. يتكون الغشاء الرقيق من سائل مغناطيسي مخفف للغاية وشبه شفاف، بسمك عدة ميكرونات. تحتوي العدسة المغناطيسية على مصفوفة حلقية من مصابيح LED حول محيطها لإضاءتها. عند إسقاط مجال مغناطيسي خارجي على سطح الغشاء الرقيق، ينتج نمطًا ثنائي الأبعاد لبصمة المجال المغناطيسي، مشابهًا لتجربة فاراداي الكلاسيكية باستخدام برادة الحديد . يتضمن هذا النمط معلومات عمق المجال الخارجي الذي يعرضه جهاز العدسة المغناطيسية، على الرغم من أن سمك الغشاء الرقيق محدود ببضعة ميكرونات فقط (أي من 10 إلى 20 ميكرومترًا). ^{[ 24 ]}

تم تسويق العديد من الموائع المغناطيسية لاستخدامها كعوامل تباين في التصوير بالرنين المغناطيسي ، والتي تعتمد على اختلاف أوقات الاسترخاء المغناطيسي للأنسجة المختلفة لتوفير التباين. ^{[ 25 ] [ 26 ]} تم طرح العديد من هذه العوامل ثم سحبها من السوق، بما في ذلك Feridex IV (المعروف أيضًا باسم Endorem وferumoxides)، الذي توقف إنتاجه في عام 2008؛ ^{[ 27 ]} وresovist (المعروف أيضًا باسم Cliavist)، من عام 2001 إلى عام 2009؛ ^{[ 28 ]} وSinerem (المعروف أيضًا باسم Combidex)، الذي سُحب من السوق في عام 2007؛ ^{[ 29 ]} وLumirem (المعروف أيضًا باسم Gastromark)، من عام 1996 ^{[ 30 ]} إلى عام 2012؛ ^{[ 31 ] [ 32 ]} وClariscan (المعروف أيضًا باسم PEG-fero وFeruglose وNC100150)، والذي توقف تطويره بسبب مخاوف تتعلق بالسلامة. ^{[ 33 ]}

يمكن جعل الموائع المغناطيسية تُشكّل ذاتيًا رؤوسًا حادة تشبه الإبر النانوية تحت تأثير مجال مغناطيسي. وعندما تصل هذه الرؤوس إلى سُمك حرج، تبدأ في إطلاق نفاثات قد تُستخدم مستقبلًا كآلية دفع لتحريك الأقمار الصناعية الصغيرة مثل كيوب سات . ^{[ 34 ]}

تتمتع الموائع المغناطيسية بتطبيقات بصرية عديدة نظرًا لخصائصها الانكسارية ؛ حيث تعكس كل حبة منها، وهي عبارة عن مغناطيس دقيق ، الضوء. وتشمل هذه التطبيقات قياس اللزوجة النوعية لسائل موضوع بين مستقطب ومحلل ، ومضاء بواسطة ليزر هيليوم-نيون . ^{[ 35 ]}

تم اقتراح استخدام الموائع المغناطيسية لاستهداف الأدوية مغناطيسيًا. في هذه العملية، يتم ربط الأدوية بالمائع المغناطيسي أو حصرها داخله، ويمكن استهدافها وإطلاقها بشكل انتقائي باستخدام المجالات المغناطيسية. ^{[ 36 ]}

وقد تم اقتراح استخدام العلاج الحراري المغناطيسي الموجه لتحويل الطاقة الكهرومغناطيسية إلى حرارة. ^{[ 37 ]}

وقد تم اقتراحها أيضاً في شكل من أشكال الجراحة النانوية لفصل نسيج عن آخر - على سبيل المثال، ورم عن النسيج الذي نما فيه. ^{[ 25 ]}

يؤدي تطبيق مجال مغناطيسي خارجي على سائل مغناطيسي ذي قابلية مغناطيسية متغيرة (مثلاً، بسبب تدرج حراري) إلى قوة مغناطيسية غير منتظمة، مما ينتج عنه نوع من انتقال الحرارة يُسمى الحمل الحراري المغناطيسي . يُعد هذا النوع من انتقال الحرارة مفيدًا عندما يكون انتقال الحرارة بالحمل التقليدي غير كافٍ؛ كما هو الحال في الأجهزة المصغرة أو في ظروف الجاذبية المنخفضة .

تم إثبات إمكانية ضبط الموصلية الحرارية باستخدام المجال المغناطيسي (زيادة في الموصلية الحرارية بنسبة 300%) في عام 2007. ويعزى هذا التحسن الكبير في قيمة k إلى النقل الفعال للحرارة عبر مسارات الجسيمات النانوية المتخللة. ويمكن استخدام سوائل نانوية مغناطيسية خاصة ذات نسبة قابلة للضبط بين الموصلية الحرارية واللزوجة كمواد ذكية متعددة الوظائف قادرة على إزالة الحرارة وكبح الاهتزازات. وقد تجد هذه السوائل تطبيقات في الأجهزة الميكروفلويدية والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة ( MEMS ). ^{[ 38 ]} وقد نُشرت مؤخرًا مراجعة حول الموصلية الحرارية القابلة للضبط وخواص التدفق للسوائل المغناطيسية. ^{[ 39 ]}

تجري الأبحاث حاليًا لإنشاء مرآة مغناطيسية متغيرة الشكل ذات بصريات تكيفية مصنوعة من سائل مغناطيسي للتلسكوبات الفلكية الأرضية . ^{[ 40 ]}

تُستخدم المرشحات الضوئية لاختيار أطوال موجية مختلفة من الضوء. ويُعدّ استبدال هذه المرشحات عمليةً شاقة، لا سيما عند تغيير الطول الموجي باستمرار باستخدام الليزر القابل للضبط. ويمكن تصنيع مرشحات ضوئية قابلة للضبط لأطوال موجية مختلفة عن طريق تغيير المجال المغناطيسي باستخدام مستحلبات الموائع المغناطيسية. ^{[ 41 ]}

تُمكّن الموائع المغناطيسية من استخلاص طاقة الاهتزازات من البيئة. تتطلب الطرق الحالية لاستخلاص  الاهتزازات منخفضة التردد (أقل من 100 هرتز) استخدام هياكل رنانة صلبة. مع الموائع المغناطيسية، لم تعد تصميمات أجهزة استخلاص الطاقة بحاجة إلى هياكل صلبة. أحد الأمثلة على استخلاص الطاقة باستخدام الموائع المغناطيسية هو وضع المائع داخل وعاء لاستخدام الاهتزازات الميكانيكية الخارجية لتوليد الكهرباء داخل ملف ملفوف حول الوعاء ومحاط بمغناطيس دائم. ^{[ 42 ]} أولًا، يُوضع المائع المغناطيسي داخل وعاء ملفوف بملف سلكي. ثم يُمغنط المائع خارجيًا باستخدام مغناطيس دائم. عندما تتسبب الاهتزازات الخارجية في تمايل المائع داخل الوعاء، يحدث تغير في مجالات التدفق المغناطيسي بالنسبة للملف السلكي. وبموجب قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، يتولد جهد كهربائي في الملف السلكي نتيجة لتغير التدفق المغناطيسي. ^{[ 42 ]}