Experimento do Ferro Fluido na Feira de Agronegócios do Acre 2014 e 2016 Como Forma de Divulgação Científica

## Experimento do Ferrofluido na Feira de Agronegócios do Acre 2014 e 2016

Paulo Henrique Melo Coimbra 1 , Carlos Henrique Vieira 2 , Tais Mortari de Mesquita 3 , Árisson Rodrigues Quintella de Moura 4 , Marcos Antonio Viana Maia 5 , Luzenilda Costa da Silva , Yanna Raquel Almeida da Costa , Marcelo 6 7 Castanheira da Silva 8

## Resumo

O experimento do ferrofluido permite com materiais do cotidiano (como esponja de aço, ferro e imãs) demonstrar características físicas pouco observadas acerca de campos magnéticos na área da magnetização de materiais e aplicações de maneira geral como na área médica no tratamento de câncer ou na área militar na construção de aviões interceptáveis a certos radares. Este experimento foi apresentado na Feira de Agronegócios no Acre (ExpoAcre), ambiente de alta circulação da população local devido as atrações proporcionadas. Este projeto foi inicialmente apresentado pelos autores em 2014 e visto o notável interesse do público pelos experimentos apresentados, foi levado novamente em 2016, com uma estrutura superior a anterior, graças ao auxílio da pró-reitoria de extensão da Universidade Federal do Acre (UFAC) que reconheceu o sucesso do trabalho de 2014. O conteúdo abordado no experimento foi de fácil compreensão pelas diversos públicos presentes tanto em relação ao funcionamento como a aplicação do ferrofluido.

Palavras-chave : Eletromagnetismo, ferrofluido, ensino não formal, exposição.

## Introdução

A Feira de Agronegócios do Acre (ExpoAcre) é claramente o maior evento a região a ser realizado anualmente, a proposta de ter um espaço dedicado a Universidade Federal do Acre serviu de viés para divulgação de trabalhos realizados no interior do campus, bem como a educação e divulgação cientifica. Tendo em vista tal cenário surgiu a proposta de um estande dedicado ao curso de Licenciatura em Física em 2014. Em 2015 não houve participação da universidade na ExpoAcre

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devido à greve dos servidores e professores. Em 2016 a Universidade dispôs de total estrutura solicitada para o apoio das exposições por conta do sucesso que pode ser notado em 2014 e que foi ainda maior em 2016. A escolha do experimento se deu devido a disponibilidade do material no ano 2014 e como a proposta foi bem aceita pelo público foi então reapresentado no ano 2016 na feira de agronegócios do estado do Acre. O material utilizado se dispõe de maneira fácil e sua pertinência se dá na explicação sobre a aplicação do experimento, bem como na área médica, militar e informática.

## O Experimento

O experimento de ferrofluido foi proposto pela sua fácil disponibilização de materiais e montagem, seus materiais fazem parte do cotidiano do público visitante, o que é de extrema importância em trabalhos de divulgação cientifica em que o ouvinte usa da cognição associativa para relacionar o conhecimento cientifico a aplicação e uso no cotidiano.

Quando exposto a um campo externo de um imã, por exemplo, o material ferrofluido interage com o campo e suas linhas, dando um alinhamento que torna possível a dedução do formato desse campo (figura 01). Apesar de ser composto de ferro, ele não é ferromagnético por conta da não conservação do campo magnético ao se afastar do perímetro de interação com o campo do ímã. No entanto, se comporta como um superparamagnético pela interação dos momentos dipolares das partículas com o campo externo.

Figura 01: Interação de um material ferrofluido com o campo de um imã, neste caso a direção é de baixo para cima.

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## Aplicações

Várias são as áreas em que são estudadas aplicações para o ferrofluido, entre as principais estão a área da medicina [1] como transportador de medicamento

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para liberação controlada [2] , ou seja, com o auxilio de materiais magnéticos que possuem campos próprios, como os imãs, se pode transportar soluções a base de nanopartículas ferrosas suspensas em meio aquoso e diluídas com medicamentos específicos. Outro uso comum na área da medicina é nos exames de ressonância [3] em que se usa contraste composto de um tipo de ferrofluido que agrega nos ossos e órgãos a fim de serem melhor ressaltados nos raios-X.

Na área dos eletrônicos [4] o ferrofluido é usado como revestimento em selamento hermético de discos rígidos de computador. Atua com uma espécie de lubrificante em que não necessita de uma troca constante e impede que partículas contaminantes atinjam o interior, causando danos ao armazenamento das informações.

A NASA utilizava da tecnologia do ferrofluido nos anos 70 [5] a fim de manipular a movimentação de combustíveis no espaço, que por conta da ausência de gravidade ou pouca ação dela, não permitia que o material caísse nos motores onde seria queimado para gerar energia para as naves. Suspendendo nanopartículas ferrosas criando então uma espécie de combustível com ferrofluido agregado, permitia a movimentação com o auxílio de imãs que criavam fluxos de movimentos dos matérias combustíveis e os levavam até a região onde seria então processado, a fim de gerar energia para as naves.

## Materiais

Na proposta de 2014 foram usadas raspas de esponjas de aço peneiradas que se tornavam uma espécie de ferro em pó com propriedades ferromagnéticas (interage fácil com um campo externo) em suspensão no óleo vegetal (proporção não considerada), criando um liquido com parte do material decantado. Quando exposto a um campo magnético externo de um imã de cerâmica interage com este campo, tornando possível deduzir o formato desse campo. Foi usada também uma solução com toner de impressora suspenso em óleo vegetal em 2014 e em 2016 (Figura 02) que criava um efeito ainda mais visível das linhas de campo magnéticas do imã, por conta da estrutura do material que era na ordem de nanômetros (10 -9 m), enquanto a escala das partículas da esponja de aço se mostravam na ordem de micrometros (10 -6 m).

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Figura 02: Experimento do ferrofluido feito com toner de impressora e óleo vegetal a esquerda e com limalha de ferro e óleo vegetal a direita, ExpoAcre 2016.

A outra solução usada foi com limalha de ferro que se encontrava também na escala de micrometros em suspensão no detergente. Todos os materias tinham basicamente partículas de ferro que eram responsáveis pela interação com o campo externo, enquanto o liquido de suspensão dava a maleabilidade e agregação do material a fim de não ser disperso quando longe de um campo magnético, gerando como resultado final um líquido com propriedades ferrosas. Os materias foram expostos em placas de vidro e movimentados com o auxilio de imãs de neodímio e imãs circulares de cerâmica. Todo o processo foi acompanhado com equipamento de segurança como luvas de borracha e máscaras como pode ser notado na figura 03 e figura 04.

Figura 03: Experimento do ferrofluido, ExpoAcre 2014.

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Figura 04: Experimento do ferrofluido, ExpoAcre 2016.

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Em 2016 foi realizado o mesmo procedimento e implementado uma lâmpada de auxilio para melhor visualização do material, os itens de segurança foram melhorados como por exemplo o uso de máscaras descartáveis por conta da dispersão do toner no ar no momento do preparo do experimento. A equipe se revezou durante todos os dias da feira na apresentação do experimento do ferrofluido.

Figura 05: Experimento do ferrofluido, ExpoAcre 2016.

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## Resultados e discussões

O experimento montado de acordo com a metodologia adotada nos anos 2014 e 2016 se mostraram visualmente adequadas a amostra (figura 06) e puderam ser eficazes na explicação do experimento. Os visitantes do experimento no estande da Universidade Federal do Acre eram em sua grande maioria jovens adolescentes que se mostraram interessados na vida acadêmica (Figura 04), crianças e adultos formaram um forte publico também já que os experimentos encantavam as crianças que viam os expositores como cientistas, ao mesmo tempo em que os pais prestavam atenção nas explicações que não faziam muito sentido para as crianças e usaram questionamentos e conclusões que relacionavam o experimento com o cotidiano como o fato de as linhas de campo do imã que interage com a superfície dos aparelhos eletrodoméstico ao invés do imã em si; estudantes do ensino médio também se mostraram interessados ao conversarem com os expositores e demonstrar suas compreensões dos conteúdos dos livros didáticos que figuram as linhas de campo magnético mas a pratica experimental na feira permite a melhor absorção do conteúdo educativo. A média de visitantes diária foi de 200 pessoas no decorrer das cinco horas, as quais se dispuseram a assinar uma lista de visitantes que foram a partir das 17h (período de início da amostra) até às 22h (termino das amostras). Tendo em vista quantidade de visitantes e sua circulação que não sessou um instante durante as horas de exposição comprovam o sucesso do evento e abrem espaço para novas possibilidades de levar a ciência a comunidade Acreana.

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Figura 06: ferrofluido montado na ExpoAcre 2016, limalha de ferro e óleo vegetal.

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## Conclusão

Ao fim da exposição o resultado obtido foi satisfatório para equipe envolvida no projeto, tendo em vista que não houve conflito por parte do público ou dificuldade significativa de compreender o conteúdo exposto e os relatos como os de alunos do ensino médio sobre seus entendimentos dos conteúdos pedagógicos e de adultos sobra a interação do campo do imã com a superfície de eletrodoméstico ao invés da estrutura do imã em si. O experimento do ferrofluido se mostra confiável e adequado para uma divulgação cientifica, pois é de fácil demonstração, uma vez que o material é de fácil disponibilidade tanto em laboratório como no cotidiano do público ouvinte. As aplicações do ferrofluido são extremamente distintas.

O experimento montado na ExpoAcre seguiu conforme os padrões previstos, demonstrando as linhas de campo do imã usado (Figura 06), no entanto a movimentação se mostrou menos eficaz por conta de sua escala relativamente grande na ordem de micrometros, fato que não permitia abranger o conteúdo para a aplicação usada pela NASA para manipular a movimentação de combustíveis no espaço. Entretanto o uso do toner de impressora, suspenso em óleo vegetal, mostrou possível tal aplicação por se mostrar um material de ótima fluidez, dado que seu tamanho estava na ordem de nanômetros, permitindo uma melhor dispersão do material com o liquido de suspensão (Figura 02) conforme imagens de livros do ensino médio que foram comentados pelos estudantes ouvintes que passaram pelo estande.

## Referências

[1] POR, LAPONITA E. NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS INVESTIGADAS. Instituto de Física . 2005. Tese de Doutorado. Universidade de Brasília.

[2] ARAUJO, Dyego Costa. Líquidos magnéticos funcionalizados concentrados: compressão osmótica e estrutural local do coloide. 2016.

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- [3] FALLEIROS, João Paulo Barbosa; BRANDL, Ana Lúcia; DA FONSECA, Ana Rita Alvarenga. Aplicações da nanotecnologia no diagnóstico e tratamento de câncer. Nucleus , v. 8, n. 1, p. 1-20, 2011.
- [4] SUN, Shouheng. Recent advances in chemical synthesis, self GLYPH&lt;31&gt; assembly, and applications of FePt nanoparticles. Advanced Materials , v. 18, n. 4, p. 393403, 2006.-----disco rigido

[5] S. Papell, U. S. Patent 3215572 (1965)

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