Что будет, если каплю воды поместить в поле магнита? Ско­рее всего ничего заметного на глаз не произойдет. А если рас­творить в ней, скажем, измель­ченные металлические опилки? Тогда они, очевидно, рванутся к его полюсам и растащат каплю на части... Так пытался я рассуж­дать по дороге на кафедру кол­лоидной химии Ленинградского технологического института, где уже несколько лет занимаются магнитными жидкостями. Но то, что в скором времени мне до­велось увидеть своими глазами, далеко выходило за рамки обыч­ных представлений. Возникло да­же подозрение: а не морочат ли мне голову ловко поставленными фокусами?

—    Вот, посмотрите... — Канди­дат химических наук В. Е. Скобочкин налил в высокий стакан немного темной вязковатой жид­кости и протянул его мне. И тут жидкость, словно вопреки физи­ческим законам, поползла по стенкам вверх!

—    Это фокус с весьма прос­тым секретом, — продолжил уче­ный. — Просто я зажал между пальцами маленький магнит и не­заметно провел им по стеклу. И магнитное поле увлекло за со­бой жидкость. Это действитель­но не более чем фокус. Но вот этот опыт иллюстрирует свойство, весьма ценное для практики.

Попробуйте размешать жид­кость вот в том сосуде...

Без колебаний погрузив ложку в металлический стакан, стоящий

на панели установки, я легко вы­полнил просьбу: ложка почти не встречала сопротивления.

—    А теперь я начинаю увели­чивать напряженность магнитного поля, — сказал ученый и повер­нул один из переключателей.

Ложка будто натолкнулась на препятствие: с трудом я смог провернуть ее еще пару раз, после чего она намертво застыла, будто вросла в монолит. Соб­ственно, так оно и было: жид­кость в стакане превратилась в кусок черного вещества. Но стоило повернуть переключатель в обратную сторону — и кусок расплылся в густое желе. Так я познакомился с одним из глав­ных свойств магнитных жидко­стей, или, как называют их уче­ные, дисперсных ферромагнитных систем, — способностью менять вязкость при изменении напря­женности магнитного поля.

Это свойство легко оценит каждый станочник. Сегодня, на­пример, когда деталь сложной формы нужно закрепить на ра­бочем столе станка, приходится делать хитроумнейшие приспо­собления. Их-то и может заменить ванночка с магнитной жид­костью. Установив в ней деталь в нужном положении, достаточно включить магнитное поле — и, словно мгновенно замерзнув, жидкость жестко зафиксирует ее. Причем сила такой магнит­ной хватки, как показывают ис­следования, может быть не мень­ше, чем у обычного механиче­ского крепления. Надо повернуть деталь — отключите поле, дав жидкости «оттаять». А затем мо­жете снова включить его.

—    На этом принципе мы теперь пробуем создать и режущий ин­струмент, — говорит руководи­тель работ доктор химических наук, профессор Е. Е. Бибик. — Технологи порой готовы прийти в отчаяние, когда на какой-нибудь сложной детали нужно обрабо­тать поверхности узких канавок или выступов неправильной формы, — никаким инструментом к ним не подберешься.

Сейчас мы исследуем вот какую воз­можность. Подмешиваем в маг­нитную жидкость своего рода микрорезцы — частицы абрази­ва, ждем, пока она проникнет в нужные полости детали, и за­ставляем превратиться в «полу­твердый» инструмент с помощью магнитного поля. Обычно такую обработку ведут, погружая деталь в ванну с жидкостью. Затем деталь начинаем вращать в жид­кости, и частицы абразива как бы обдирают ее поверхность. Это только один из способов об­работки. Но в принципе магнит­ные жидкости можно превратить в инструмент любой твердости и конфигурации...

Представьте себе ванночку, имеющую очертания сложного резца или фрезы. Вот ее запол­няют магнитной жидкостью с не­обходимыми добавками, включа­ют магнитное поле — и жид­кость превращается в монолит. Если теперь извлечь из ванночки инструмент, то он будет сохра­нять форму и качества резца или фрезы до тех пор, пока включе­но поле. Выполнил инструмент за­дачу, поле отключают — и он на глазах начинает «таять». А вско­ре магнитную жидкость можно уже сливать в колбу, чтобы потом снова превратить в какой-нибудь другой инструмент. Помимо всех очевидных преимуществ, здесь налицо огромная экономия режу­щего материала.

Все та же способность на­ших жидкостей менять вязкость в магнитном поле позволяет най­ти им самое неожиданное приме­нение. Скажем, в качестве искус­ственных «мышц» для роботов. Сегодня их «руки» представляют собой довольно грубые рычаж­ные конструкции, от которых трудно ждать высокой гибкости движений. Но еще хуже, что они не позволяют менять рабочее усилие у разных элементов «ру­ки», увеличивать или уменьшать их при выполнении различных операций. Искусственные «мыш­цы» из наших жидкостей с по­мощью управляемого магнитного поля можно заставить плавно растягиваться и сокращаться, ра­ботать так, чтобы каждый «па­лец» орудовал с нужной силой. На этом же принципе могут быть созданы и самонастраивающиеся автомобильные амортизаторы: за­лив в них жидкий ферромагнетик и окружив его соленоидом элек­тромагнита, их можно заставить менять упругие свойства в зави­симости от состояния дороги.

На кафедре коллоидной хи­мии магнитными жидкостями за­нимаются несколько сотрудников. Почти у каждого своя тема и свои «фокусы», повергающие не­ посвященных в недоумение. В этом младший научный сотруд­ник Н. М. Грибанов остался ве­рен коллегам и первым делом бросил в колбу с магнитной жид­костью трехкопеечную монету, булькнув, она утонула. Но вот ученый поднес ко дну колбы магнит, — и вопреки закону Ар­химеда монета тут же всплыла на поверхность. Грибанов убрал магнит — она снова ушла на дно.

— Магнит притягивает к себе жидкость, — пояснил он, — и   

естественно, старается вытолкнуть из нее все «посторонние» предметы. На этом принципе и осно­ван наш способ обогащения редких минералов, выделения их из смеси с пустой породой. Для это­го надо с помощью магнитного поля лишь менять плотность жид­кости — и погруженные в нее материалы с разным удельным весом по очереди будут всплы­вать на поверхность. А если кол­бу со всех сторон окружить маг­нитами, чтобы они создали поле 11ужной конфигурации, то любой предмет — скажем, тот же ком­пас — можно «подвесить» точно в центре. И никакая самая силь­ная тряска не заставит его кос­нуться стенок. На этом принципе уже созданы магнитные подшип­ники, практически исключающие трение.

Их применили в вакуумных на­сосах. Условия испытаний были тяжелейшие: скорость вращения вала доходила до 60 тыс. оборо­тов в минуту, перепады давле­ния — до сотен атмосфер. Маг­нитная жидкость тончайшим слоем заполняла пространство меж­ду валом и опорой-обоймой, иг­рая одновременно роль уплотне­ний и смазки. Вокруг обоймы постоянные магниты, и вал вра­щался, не касаясь ее стенок!..

Не стоит думать, что магнит­ным жидкостям по плечу лишь грубые, силовые операции. Вот кандидат химических наук Е. А. Соколова достает из кармана самый обычный фломастер и протягивает его мне. Провожу им по бумаге — на ней остается самая обыкновенная синяя ли­ния.

—    Внешне да, обыкновенная, — подтверждает Елена Алексеев­на. — Но только внешне. Паста в этом фломастере приготовлена на основе магнитной жидкости. Поэтому сделанные им записи доступны не только глазу, но и магнитным приборам. Впрочем, фломастер — это так, для на­глядности. Суть в другом: сейчас и у нас, и за рубежом делаются попытки создать системы для бесконтактной записи информа­ции на обычной бумаге — с по­мощью магнитных пишущих со­ставов. Их можно окрашивать в различные цвета, а можно сде­лать вообще невидимыми — в расчете на машинное чтение.

Самый эффектный опыт уче­ные показали мне «под занавес». В продолговатую металлическую коробочку, окрашенную в черный цвет, налили магнитную жид­кость, там же укрепили на оси крохотную турбинку и придвинули одним торцом под лучи от элек­трокамина. А к другому торцу приставили постоянный магнит. Прошло несколько минут — и турбинка начала вращаться.

—    Элементарный принцип кон­векции, — пояснил профессор Бибик. — Известно, что магнит сильнее действует на холодный металл. Наши жидкости подчине­ны той же закономерности. Маг­нит сильнее притягивает холод­ную жидкость, чем горячую. По­этому-то она постоянно циркули­рует от нагретого торца к холод­ному. А по пути вращает турбин­ку. Детский фокус и... почти веч­ный двигатель! Он работает до тех пор, пока есть источник теп­ла. А если эту «игрушку» вынес­ти в космос и сориентировать так, чтобы один торец всегда был обращен к солнцу, то тур­бинка будет вращаться практи­чески вечно...

—    А трение в подшипниках осей7 — усомнился я.

—    И его практически нет: под­шипники здесь тоже из магнит­ной жидкости...

Захваченный необыкновенными опытами, я чуть было не забыл поинтересоваться, как же готовят эти чудо-жидкости. Оказалось, все довольно просто: тонкий по­рошок или мельчайшую пыльцу ферромагнитных веществ равно­мерно размешивают в масле, в керосине или даже в воде.

—    Главная сложность здесь не в том, чтобы размешать порошок в жидкости, — поясняет профес­сор. — Изготовить из ферромаг­нитного вещества гранулы строго определенных размеров — это самое трудное. Американцы, на­пример, получают их, дробя смесь железной руды — магне­тита — с керосином на специ­альных мельницах. Процесс идет долго, почти полтора месяца! Мы же избрали на первый взгляд более сложный, но в ито­ге более эффективный способ — выращивать гранулы с помощью химических реакций, беря исход­ным материалом соли железа. Теперь мы научились получать гранулы величиной от 100 анг­стрем, что всего лишь в сто раз больше диаметра «среднего» ато­ма, до гигантов, имеющих целый микрон в поперечнике...

Необыкновенные режущие ин­струменты, установки для обога­щения редких минералов, работы с гибкими и сильными «мышца­ми», фотокамеры с жидким за­твором... Все это еще очень труд­но угадать в первых лаборатор­ных установках и образцах, на которых исследуют замечатель­ные возможности магнитных жид­костей. Но уже очень скоро для воплощения этих замыслов на практике понадобятся новые тех­нические решения, конструктор­ские идеи.

А. ВАЛЕНТИНОВ