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Les ferrofluides sont des liquides contenant des très petites quantités d'éléments ferromagnétiques sous forme de nanoparticulesnanoparticules, d'une taille d'environ 10 nanomètres, ou inférieure. Ces liquides sont appelés « suspensions colloïdales », signifiant que les particules sont en suspension dans la solution, et réparties de manière homogène. Les nanoparticules ajoutées au liquide lui permettent de se déformer lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique : il se comporte comme un aimant, d'où l'appellation pour un ferrofluide de « liquide magnétique » !
Selon le champ magnétique appliqué, différents motifs peuvent apparaître, comme ceux en pointe dans la photo ci-dessus, où un aimant a été placé sous la coupelle. Le fluide d'origine, quant à lui, peut être de deux types : soit c'est un solvant organique, particulièrement stable et souvent utilisé pour les applicationsapplications commerciales, comme un hydrocarburehydrocarbure ou une huile. Soit il s'agit d'un solvant polaire, surtout utilisé pour les application médicales, dans ce cas il peut être de l'eau ou un alcoolalcool.
Les premiers ferrofluides étaient destinés à l'espace
Découverts durant la deuxième moitié du 20e siècle, en 1963, les ferrofluides ont été initialement créés pour servir une fois dans l'espace ! C'est Stephen Papell, chimiste américain travaillant pour la NasaNasa, qui conçut le tout premier en mélangeant de la poudre de magnétitemagnétite à du kérosènekérosène. Le mélange a ensuite été broyé pendant 10 mois pour créer des nanoparticules au sein du kérosène. Le but était d'obtenir un liquide de propulsion capable de supporter l'absence de gravitégravité. Depuis, les techniques de fabrication se sont améliorées, et des chercheurs sont même parvenus à créer en 2019 un ferrofluide qui reste magnétique même après que le champ magnétique ait été retiré !
Aujourd'hui, ces liquides particuliers sont utilisés dans divers domaines, comme l'hydraulique, car ils permettent grâce à leur aimantationaimantation induite de retirer une grande partie d'un liquide. Ils servent aussi en médecine, afin de trier des groupes biologiques, ou en se fixant sur des cellules malades, permettant leur détection et leur élimination. Enfin, dans divers domaines de la technologie, ils permettent soit d'améliorer le son d'enceintes audio, ou de joints pour des disques durs.
La stabilité, clé du fonctionnement des ferrofluides
Pour qu'un ferrofluide puisse être exploité, il doit être particulièrement stable. Pour ça, il doit être particulièrement homogène, les particules de taille nanométrique, entre 5 et 15 nanomètres, sinon l'équilibre des forces n'est pas atteint ! En effet, il faut que les forces répulsives entre les particules l'emportent sur les forces attractives, car dans le cas contraire, le liquide se sépare en deux phases, donc plus d'homogénéité, donc de ferrofluide !
