Эффекты взаимодействия тонких слоев магнитных коллоидных наносистем с магнитным и электрическим полями

Мкртчян, Левон Спартакович

Эффекты взаимодействия тонких слоев магнитных коллоидных наносистем с магнитным и электрическим полями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

Мкртчян, Левон Спартакович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Ставрополь МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.13 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Эффекты взаимодействия тонких слоев магнитных коллоидных наносистем с магнитным и электрическим полями»

Автореферат диссертации на тему "Эффекты взаимодействия тонких слоев магнитных коллоидных наносистем с магнитным и электрическим полями"

0і

На правах рукописи

Мкртчян Левон Спартакович

ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОНКИХ СЛОЕВ

МАГНИТНЫХ КОЛЛОИДНЫХ НАНОСИСТЕМ С МАГНИТНЫМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЯМИ

01.04.13 - Электрофизика, электрофизические установки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

-ит 2012

Ставрополь - 2012

005045329

Работа выполнена в ФГБОУ ВГГО «Ставропольский государственный университет»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Диканскпй Юрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Симоновский Александр Яковлевич

доктор фшико-математических наук, профессор Борлаков Хиса Шамплович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный

университет» (г. Курск)

Защита состоится «20» июня 2012 г. в 14 часов 30 минут на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.256.08, на базе ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный университет» по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1а, ауд. 416.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ставропольского государственного университета.

Автореферат разослан « 1 £ » мая 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.256.08

канд. физ.-мат. наук, доцент

Копыткова Л.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. К настоящему времени имеется достаточно большое число экспериментальных и теоретических работ, посвященных изучению магнитостатической и электрокапиллярной неустойчивости свободной поверхности, а также слоев и капель магнитных коллоидных наносистем (магнитных жидкостей), однако, многие проблемы остаются открытыми. К ним, в частности, можно отнести особенности поведения тонких (толщиной менее 50 мкм) слоев магнитных жидкостей при их взаимодействии с магнитным и электрическим полями, а также особенности электрических свойств тонких слоев композиционных сред, созданных на их основе. Наиболее важным аспектом исследований при этом являются процессы неустойчивости и распада тонких слоев магнитных жидкостей, их трансформация в различные упорядоченные структуры и явление электродиспергирования. Исследования подобного рода явлений имеют большое практическое значение в целях совершенствования технологий и устройств, в которых существенную роль играет структура и геометрия поверхности магнитной жидкости в магнитном поле. Кроме того, в существующих работах недостаточно полно развиты теоретические модели данных явлений, что свидетельствует об актуальности дальнейших исследований в этой области.

В связи с этим, исследование поведения тонких слоев магнитных коллоидных наносистем, а также созданных на их основе композиционных сред при взаимодействии с магнитным и электрическим полями, в настоящее время является актуальным и, безусловно, представляет общенаучный и прикладной интерес.

Целью настоящей диссертационной работы является исследование магнитостатических и электрокапиллярных неустойчивостей тонких (толщиной от 5 до 50 мкм) слоев магнитных коллоидных наносистем, и обусловленных ими процессов трансформации слоев в упорядоченные структуры при взаимодействии с магнитным и электрическим полями, а также электрических свойств и микроструктуры тонких слоев композиционных сред, созданных на основе магнитных коллоидных наносистем.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- исследовать неустойчивость и распад тонкого слоя магнитной коллоидной наносистемы во внешнем однородном постоянном магнитном по-,-' ле, направленном перпендикулярно слою;

- изучить неустойчивость и распад тонкого слоя магнитной коллоидной наносистемы во внешнем однородном стационарном магнитном поле, составляющем произвольный угол с поверхностью слоя;

- установить закономерности возникновения и развития электрокапиллярной неустойчивости гексагональной системы пиков (конусообразных микрокапель) образующейся из тонкого слоя магнитной жидкости при одновременном воздействии магнитного и электрического полей;

- исследовать закономерности электрических свойств тонких слоев магнитных коллоидных наносистем, содержащих дисперсию микрочастиц графита, обусловленные процессами структурообразования в данной среде при воздействии магнитных полей.

Научная новизна диссертации состоит в следующем.

Экспериментально установлено, что развитие неустойчивости тонкого (толщиной < 50 мкм) слоя магнитной жидкости во внешнем однородном перпендикулярном магнитном поле приводит к распаду слоя и образованию гексагональной структуры, состоящей из пиков (конусообразных микрокапель) магнитной жидкости на твердой подложке. Обнаружено возникновение в сильных полях вторичной гексагональной структуры. Впервые установлена зависимость характера развития магнитостатической неустойчивости слоя магнитной жидкости от магнитных свойств подложки.

При исследовании воздействия на тонкий слой магнитной жидкости внешнего наклонного (составляющего произвольный угол с поверхностью слоя) магнитного поля было обнаружено развитие двух типов неустойчивости, приводящих к распаду слоя и образованию соответствующей структуры в виде параллельных жидких гребней (валов), либо в виде конусообразных выступов (пиков), наклоненных к поверхности слоя и стремящихся выстроиться в гексагональную структуру. Установлены условия реализации этих неустойчивостей, а также зависимость их характера от толщины слоя, напряженности магнитного поля и угла между направлением поля и нормалью к плоскости слоя. Развита теоретическая модель поверхностной магнитостатической неустойчивости слоя магнитной жидкости в наклонном магнитном поле, проведено сопоставление экспериментальных и теоретических результатов, показавшее их качественное согласие.

Предложен способ создания гексагональных и полосовых дифракционных решеток на основе магнитных коллоидных наносистем, которые могут использоваться для управления световыми потоками, а также для демонстрации явления дифракции света на упорядоченных структурах в образовательных целях.

Обнаружено развитие электрокапиллярной неустойчивости гексагональной системы пиков (конусообразных микрокапель), образующейся из тонкого слоя магнитной жидкости, при одновременном воздействии магнитного и электрического полей. Установлены критерии развития такой неустойчивости, выявлен гистерезисный характер ее возникновения.

Установлено, что электрическая проводимость и электрическая емкость тонкого слоя образца магнитной жидкости, содержащей дисперсию микрочастиц графита, в ряде случаев изменяются более чем на порядок под действием магнитного поля, что связано с процессами микроструктурирования в данной композиционной магнитной среде.

Обоснованность и достоверность основных научных результатов подтверждена корректностью использованных методик исследования, применением стандартных приборов и оборудования при проведении измерений, анализом погрешностей измерений. Адекватность разработанных моделей подтверждается качественным согласием теоретических и экспериментальных результатов, а также тем, что при переходе к предельным случаям полученные на основе предложенных моделей результаты переходят в соответствующие результаты ранее разработанных теоретических моделей, описывающих такие случаи.

Теоретическая ценность работы заключается в усовершенствовании теории магнитостатической неустойчивости поверхности намагничивающейся жидкости, кроме того, полученные результаты могут быть обобщены на случай капиллярных неустойчивостей в произвольных жидких средах, а также для решения ряда задач магнитогидродинамической теории плазмы, в теоретической астрофизике и физике атмосферы.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты исследования магнитостатической и электрокапиллярной неустойчивостей тонких слоев магнитных коллоидных наносистем могут быть использованы в технике создания дифракционных решеток, которые могут найти применение в оптических приборах для управления световыми потоками, а также в образовательном процессе для демонстрации и изучения явлений дифракции света на упорядоченных структурах. Результаты исследования электрических свойств тонких слоев композиционных сред, созданных на основе магнитных коллоидных наносистем, могут быть использованы при разработке новых материалов, свойствами которых можно управлять путем воздействия внешними электрическим и магнитным полями.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены и обсуждались на следующих научно-технических конференциях и форумах: V (XXXVII), VI (XXXVIII) Международные научно-практические конференции «Образование, наука, инновации - вклад молодых исследователей» (Кемерово 2010, 2011); 14-я Международная Плес-ская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям (Плес 2010); XII Международная конференция «Физика диэлектриков (Диэлектрики 2011)» (Санкт-Петербург 2011); II, III Всероссийские научные конференции «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» (Ставрополь 2009, 2011); Международные конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов — 2009», «Ломоносов — 2010», «Ломоносов — 2012» (Москва 2009, 2010, 2012); 15-ая Всероссийская научная конференция сту-

дентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-15) (Кемерово-Томск 2009); 18-ая Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-18) (Красноярск 2012);. 54-57-ая научно-методические конференции «Университетская наука - региону» (Ставрополь, 2009-2012).

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных и теоретических исследований явления неустойчивости и распада тонкого слоя магнитной коллоидной нано-системы, нанесенного на немагнитную и намагничивающуюся подложки, в однородном перпендикулярном магнитном поле;

- установленные экспериментально и теоретически обоснованные закономерности развития двух видов неустойчивости тонкого слоя магнитной коллоидной наносистемы в однородном наклонном магнитном поле, приводящих к образованию полосовой и гексагональной структур в плоскости слоя, а также результаты экспериментальных исследований условий перехода полосовой структуры тонкого слоя в гексагональную;

- способ создания дифракционных решеток на основе тонких слоев магнитных жидкостей;

- критерии возникновения и развития электрокапиллярной неустойчивости гексагональной системы пиков (конусообразных микрокапель) при одновременном воздействии магнитного и электрического полей, а именно, результаты исследований явления пульсации формы пиков и зависимости частоты пульсации от величин внешних магнитного и электрического полей, а также от диаметра основания пика;

- результаты исследования электрических свойств тонких слоев магнитных коллоидных наносистем с графитовым наполнителем, согласно которым, величины электроемкости и проводимости тонкого слоя таких сред при воздействии сильных магнитных полей могут изменяться более чем на порядок.

По теме диссертации опубликовано работ: 5 статей в рецензируемых журналах из перечня ВАК, 29 работ в сборниках и трудах конференций.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 117 наименований. Материал диссертации содержит 147 страниц, 61 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы ее цель и задачи, показаны научная новизна, научная и практическая значимость и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор существующих экспериментальных и теоретических работ, посвященных физике магнитных жидкостей. При этом, значительное внимание было уделено работам, в которых изучаются процессы капиллярных магнито- и электростатических неустойчивостей магнитных жидкостей. Приведены общие сведения о закономерностях электрокапиллярных неустойчивостей и электродиспергирования капель и

слоев жидкостей. Также проанализирован ряд работ, в которых исследуются композиционные материалы на основе магнитных жидкостей, в частности их макроскопические свойства в магнитном и электрическом полях. Глава закончена анализом приведенного литературного обзора и постановкой задач, решаемых в диссертационной работе.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию неустойчивости тонкого слоя магнитной коллоидной наносистемы, нанесенного как на немагнитную, так и на намагничивающуюся подложку, в однородном магнитном поле перпендикулярном слою.

В первом параграфе представлены результаты экспериментальных исследований неустойчивости тонкого слоя магнитной коллоидной наносистемы, нанесенного на немагнитную твердую подложку. Установлено, что в однородном перпендикулярном магнитном поле, развитие неустойчивости тонкого слоя магнитной жидкости приводит к его распаду с образованием гексагональной системы пиков, ориентированных вдоль направления внешнего поля. На рисунке 1 представлена характерная гексагональная структура распавшегося слоя, состоящая из пиков (конусообразных микрокапель) магнитной жидкости и дифракция света на ней (справа внизу). Проведенные измерения показали, что данная дифракционная картина достаточно точно может быть описана простой формулой: с1ът.(р = тХ', где Я' - длина световой волны, т - порядок максимума, <р — угол дифракции. В качестве величины с1 в данной формуле следует принять длину волны неустойчивости слоя, т.е. расстояние между вершинами соседних пиков.

Помимо описанной гексагональной структуры, было обнаружено, что в достаточно сильных полях между основными пиками появляются более мелкие, которые стремятся установиться в углах гексагона вокруг основных пиков, образуя тем самым вторичную гексагональную структуру. На рисунке 2 представ-

200 цш

Рис. 1. Гексагональная структура, распавшегося слоя магнитной жидкости и дифракция лазерного излучения на ней.

ш « • і

* Ш

Рис. 2. Двойная гексагональная структура распавшегося слоя магнитной жидкости: крупные капли -первичная структура, мелкие — вторичная.

лена фотография такой двойной гексагональной структуры, образовавшейся при распаде слоя толщиной 20 мкм в поле напряженностью 100 кА/м.

Обнаружено и исследовано влияние толщины слоя и величины внешнего магнитного поля на характер развития неустойчивости. На рисунке 3

/, 2л о

представлены зависимости волнового числа неустойчивости (к = ——, где Л

- длина волны неустойчивости, то есть расстояние между вершинами соседних пиков) от толщины слоя магнитной жидкости при трех различных значениях напряженности магнитного поля. Эти зависимости имеют характерный максимум, который, как видно из графиков, смещается в область меньших значений толщины слоя при увеличении магнитного поля.

Во втором параграфе представлены результаты экспериментальных исследований неустойчивости тонкого слоя магнитной коллоидной наносисте-мы, нанесенного на намагничивающуюся твердую подложку. Экспериментально установлено, что критическая напряженность поля для слоя на магнитной подложке примерно на 30 % ниже критической напряженности для слоя на немагнитной подложке при прочих равных условиях (рис. 4).

к. Iff м '

• #=32.8 кА/м ■ //=41 кА/м ' №=50кА/м

>ь

»V,

54Н0 кА/м

5 10 15 20 25 30 3 5 40 45 Я, МКМ

Рис. 3. Экспериментальные зависимости волнового числа неустойчивости от толщины слоя магнитной жидкости.

• - 7 о - 2

• , h, мкм

Рис. 4. Зависимости критической напряженности магнитного поля от толщины слоя магнитной жидкости для намагничивающейся (1) и для немагнитной (2) подложек.

В третьей главе представлены результаты исследования поведения тонкого слоя магнитной жидкости в однородном наклонном (ориентированном произвольно относительно плоскости слоя) магнитном поле.

Рис. 5. Полосовая структура распавшегося слоя магнитной жидкости и дифракция лазерного излучения на ней.

В первом параграфе приведены результаты исследования развития двух типов неустойчивости слоя, приводящих к его распаду и образованию соответствующей структуры на поверхности слоя. В результате развития неустойчивости первого типа, при достижении величины внешнего магнитного поля некоторого критического значения Яс1 происходит образование на поверхности слоя параллельных гребней или валов, оси которых совпадают с направлением касательной компоненты приложенного магнитного поля. В конечном итоге слой распадается на отдельные равноудаленные друг от друга полосы магнитной жидкости (рис. 5). В результате развития неустойчивости второго типа, проявляющейся при последующем увеличении величины магнитного поля до некоторого критического значения Нс2, система жидких гребней распадается на отдельные конусообразные выступы, которые стремятся выстроиться в вершинах и центре гексагона. При этом образовавшиеся выступы оказываются наклоненными к поверхности слоя, а их оси ориентированы вдоль приложенного магнитного поля.

Были установлены условия реализации этих неустойчивостей. На рисунке 6 представлена фазовая диаграмма неустойчивости тонкого слоя магнитной жидкости в наклонном магнитном поле. Приведенная диаграмма позволяют выделить области значений параметров системы, в которых имеют место различные режимы поведения поверхности жидкости. Так в области 1 поверхность жидкости является плоской, в области 2 поверхность имеет форму параллельных гребней, в области 3 на поверхности развиваются наклоненные конические выступы, образующие гексагональную систему.

Было обнаружено, что на образовавшейся в результате распада слоя полосовой структуре происхо-

180гН;, КА/М 160

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Рис. 6. Экспериментально полученная зависимость критических значений напряженности внешнего магнитного поля (Яс.| -темные точки, Нсг — светлые точки) от угла между направлением поля и нормалью к плоскости слоя. Сплошные линии - апрок-симация экспериментальных данных.

дит дифракция света (рис. 5). Дифракционная картина при этом может быть рассчитана с помощью такой же формулы, как и в случае гексагональной структуры. Было обнаружено, что характер развития неустойчивости поверхности зависит от толщины слоя жидкости, величины внешнего магнитного поля, а также угла между направлением поля и нормалью к плоскости слоя.

Во втором параграфе развита теоретическая модель неустойчивости поверхности магнитной жидкости намагничивающейся по произвольному закону, с учетом конечности толщины слоя, вязкости жидкости и нелинейного характера процесса намагничивания. Получено дисперсионное соотношение:

ю2 - ¡ук2а> = к X'ÍЛ^kd\pg + к2 а - Икхц0 (р - 0 Р 1

Юл

+^0

Ни

■\k-ih)

+ ¡кгН,

дН2

Юл

(й2+62)-

где

Ъ-

(а2(к+йх)-Ь2(к-1кх)} Ак-ъЬ(кс1)

(1)

_ Ь2 с _

СО' р

со — циклическая частота возмущений поверхности, V — кинематическая вязкость магнитной жидкости, к — волновое число возмущений, р — плотность магнитной жидкости, й — толщина слоя магнитной жидкости, сг — коэффициент поверхностного натяжения на границе жидкость-воздух, /л - магнитная проницаемость магнитной жидкости, Н — напряженность магнитного поля. Выражения для коэффициентов а\, а2, Ь2 и величин к , кх здесь не приводятся в виду громоздкости.

Критерием возникновения неустойчивости слоя магнитной жидкости является одновременное выполнение равенств:

8кг

дк,

-Яе2ю =0,Яе2со =0.

(2)

Из

Глобальный минимум зависимости (1) всегда располагается на оси ку.

этого следует, что волновое число неустойчивости слоя жидкости не будет иметь составляющей вдоль оси х, и возмущения поверхности будут распространяться только вдоль направления у. Это соответствует наблюдающемуся в опыте возникновению гофрообразной структуры поверхности жидкости в виде параллельных полос. К такому же выводу можно прийти из непосредственного рассмотрения формулы (1), если положить в ней кх=0.

____о——"ó

Численно анализируя условия (2) с учетом кривой намагничивания магнитной жидкости можно провести сопоставление теоретически рассчитанных зависимостей с полученными экспериментальными результатами. На рисунке 7 представлены экспериментальная и теоретическая зависимости критической напряженности магнитного поля, при которой возникает полосовая структура, от угла между направлением поля и нормалью к поверхности слоя жидкости.

Для анализа неустойчивости слоя магнитной жидкости в нормальном к его поверхности магнитном поле в выражении (1) полагается 0 = 0. Дальнейшая процедура анализа дисперсионного соотношения аналогична описанной выше. На рисунке 8 представлены экспериментальная и теоретическая зависимости волнового числа неустойчивости от толщины слоя магнитной жидкости. На рисунке 9 приведены экспериментальная и теоретическая зависимости волнового числа неустойчивости от напряженности внешнего магнитного поля. Как видно из рисунков 7, 8, 9 имеет место качественное согласие теоретических и экспериментальных результатов.

■И -^'град-

Ю 80

Рис. 7. Зависимость критической напряженности поля от утла между направлением поля и нормалью к поверхности слоя жидкости. Сплошная линия - результаты теоретического расчета, точки - экспериментальные данные (И = 26.7 мкм).

1{И f1

/ ь

Нв, кА/м

О 10 20 30 40 50 60 70

Рис. 8. Зависимость волнового числа неустойчивости от толщины слоя жидкости. Сплошная линия - результаты теоретического расчета, точки - экспериментальные данные (Не = 32.7 кА/м).

20 40 60 80 100 120 140 16С

Рис. 9. Зависимость волнового числа неустойчивости от напряженности внешнего магнитного поля. Сплошная линия - результаты теоретического расчета, точки — экспериментальные данные (h = 8 мкм).

В третьем параграфе на основании результатов проведенных исследований предложен способ создания управляемых с помощью магнитного поля гексагональных и полосовых дифракционных решеток на основе тонких слоев магнитной жидкости, которые могут использоваться для управления световыми потоками, а также в образовательных целях для демонстрации явления дифракции света на упорядоченных структурах.

В четвертой главе представлены результаты исследования электрокапиллярной неустойчивости тонких слоев магнитных коллоидных наноси-стем и электрических свойств тонких слоев композиционных сред на основе таких сред.

В первом параграфе установлены закономерности возникновения и развития электрокапиллярной неустойчивости гексагональной системы пиков (конусообразных микрокапель), образующейся из тонкого слоя магнитной жидкости, при одновременном воздействии магнитного и электрического полей. Было обнаружено, что при достижении некоторой критической величины электрического поля имеет место возникновение струй, состоящих из высокодисперсных заряженных капель жидкости, вылетающих из остриев пиков. При этом такая эмиссия струй жидкости из остриев пиков происходит периодически, повторяясь через определенные временные интервалы, что приводит к пульсациям формы пиков. В качестве примера на

рисунке 10 представлена серия фото-

Рис. 10. Серия последовательных фотографий пульсирующего пика магнитной жидкости с временным интервалом 25 мс (£=1.4 МВ/м; Н=25 кА/м).

Я, кА/м

1.55

Е, МВ/м

Рис. 11. Зависимости частоты пульсаций пика от напряженности магнитного поля (/) ари £=1.22 МВ/м, d=115 мкм, и от напряженности электрического поля (2) при H = 21 кА/м, d = 630 мкм.

графий демонстрирующих пульсацию формы пика в процессе эмиссии струй жидкости из его острия.

Было обнаружено, что частота пульсации пиков зависит от величин внешних магнитного и электрического полей, а также от характерного размера пика, в качестве которого был выбран диаметр его основания. Так на рисунке 11 представлены зависимости частоты пульсаций двух пиков разного размера от напряженности магнитного и электрического полей. Как видно из графиков зависимость частоты от напряженности внешнего магнитного поля при низких значениях поля носит возрастающий характер, с увеличени-

ем же напряженности наблюдается тенденция к насыщению. Зависимость частоты от величины электрического поля носит монотонно возрастающий характер. Исследованное явление интерпретировано как проявление финальной стадии электрокапиллярной неустойчивости пика, приводящей к электродиспергированию магнитной жидкости.

Во втором параграфе приведены результаты исследования электрических свойств тонкого слоя магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле. Установлено, что электрическая проводимость и электрическая емкость слоя в ряде случаев могут изменяться более чем на порядок под действием внешнего магнитного поля. Так на рисунке 12 приведены зависимости относительного изменения проводимости слоя от величины напряженности внешнего магнитного поля при различных взаимных ориентациях магнитного и электрического полей и при различных значениях объемной концентрации графита. Как видно из рисунков, наиболее выраженное изменение проводимости наблюдается в случае сонаправленности внешнего магнитного и измерительного электрического полей, что приводит к росту величины проводимости. Электрическая емкость системы изменяется аналогичным образом.

л 8= - £ !|«

0.4 Л "Ф £±Н = 3,2%

~о.з «0 ~Ф = 11,8 %

О й;0.2 ¡8,

СЗ ■ 0 1

г « О! 20 ® 40

Я Н

-0,1

-0.2

■ ро 120 140

га =а .. <з о . ?:: а о аН, кА.'ч

о 3

9 2

55. 0.-1

0.3

0?.

'.[: О = 6.-: %

! 40 80 80 100 120 140 а б Рис. 12. Зависимости относительного изменения проводимости слоя от величины напряженности внешнего магнитного поля при различных взаимных ориентациях магнитного и электрического полей и при: а - низких концентрациях графита; б - высоких концентрациях графита.

Показано, что наблюдающиеся изменения макроскопических свойств среды обусловлены процессами микроструктурирования, протекающими в ней в магнитном поле, в частности образованием проводящих «мостов» из микрочастиц графита.

В Заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в однородном перпендикулярном магнитном поле, развитие неустойчивости тонкого слоя магнитной жидкости приводит к его распаду с образованием гексагональной системы пиков, ориентированных вдоль направления внешнего поля. Обнаружено и исследовано влияние толщины слоя и величины внешнего магнитного поля на характер развития неустойчивости. Обнаружено возникновение в сильных полях вторичной гексагональной структуры. Установлено, что порог наступления неустойчивости слоя в случае, когда он нанесен на магнитную подложку, снижается по сравнению со случаем немагнитной подложки. Экспериментально показано, что критическая напряженность поля для слоя на магнитной подложке примерно на 30 % ниже критической напряженности для слоя на немагнитной подложке при прочих равных условиях. Выявлено, что с увеличением толщины слоя магнитной жидкости влияние свойств подложки на процесс развития неустойчивости ослабевает довольно быстро, и неустойчивость толстых слоев практически не зависит оттого, на какую подложку нанесен слой.

2. Обнаружено и исследовано развитие двух типов неустойчивости тонкого слоя приводящих к его распаду и образованию соответствующей структуры на поверхности слоя. В результате развития неустойчивости первого типа слой распадается на отдельные равноудаленные друг от друга полосы магнитной жидкости. В результате развития неустойчивости второго типа, система жидких гребней распадается на отдельные конусообразные выступы, которые стремятся выстроиться в вершинах и центре гексагена. Установлены условия реализации этих неустойчивостей. Показано, что характер развития неустойчивости зависит от толщины слоя магнитной жидкости, величины внешнего магнитного поля, а также от значения угла между направлением поля и нормалью к плоскости слоя. Развита теоретическая модель неустойчивости поверхности магнитной жидкости намагничивающейся по произвольному закону с учетом конечности толщины слоя, вязкости жидкости и нелинейного характера процесса намагничивания.

3. На основании результатов проведенных исследований предложен способ создания управляемых с помощью магнитного поля гексагональных и полосовых дифракционных решеток на основе тонких слоев магнитной жидкости, которые могут использоваться для управления световыми потоками, а также в образовательных целях для демонстрации явления дифракции света на упорядоченных структурах.

трического полей, а также от диаметра основания пика. Данное явление интерпретировано как проявление финальной стадии электрокапиллярной неустойчивости пика, приводящей к электродиспергированию магнитной жидкости. Обнаружен и исследован гистерезисный характер возникновения электрокапиллярной неустойчивости в рассматриваемой системе.

5. Исследованы электрические свойства тонкого слоя магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле. Установлено, что величины электроемкости и проводимости слоя при воздействии сильных магнитных полей могут изменяться более чем на порядок, что обусловлено процессами структурообразования в данной среде.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в журналах из перечня ВАК:

1. Диканский Ю.И., Закинян А.Р., Мкртчян JI.C. Неустойчивость тонкого слоя магнитной жидкости в перпендикулярном магнитном поле // Журнал технической физики. 2010. Т. 80, вып. 9. С. 38-43.

2. Закинян А.Р., Голота А.Ф., Ищенко В.М., Мкртчян J1.C. Электрическая проводимость слоя магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле // Вестник Ставропольского государственного университета. 2011. № 77. С. 268-271.

3. Голота А.Ф., Закинян А.Р., Мкртчян JI.C., Ищенко В.М. Электрокапиллярная неустойчивость одиночного пика магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях // Вестник Ставропольского государственного университета. 2011. № 77. С. 256-259.

4. Мкртчян JI.C., Закинян А.Р., Диканский Ю.И. Электрические свойства тонкого слоя магнитной жидкости, содержащей дисперсию микрочастиц графита // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 1; URL: wvvvv.science-education.ru/101-5402 (дата обращения: 10.04.2012).

5. Мкртчян JT.C., Закинян А.Р., Голота А.Ф., Ищенко В.М. Электрические свойства тонкого слоя магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле // Научный журнал КубГАУ. 2012. №75(01); URL: http://ej.kubagro.ru/2012/01/pdf/15.pdf (дата обращения: 10.04.2012).

Другие публикации:

6. Мкртчян JT.C., Закинян А.Р., Диканский Ю.И. Неустойчивость и распад тонкого слоя магнитной жидкости в перпендикулярном магнитном поле // II Всероссийская научная конференция «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наноси-стем». Сборник научных трудов. Ставрополь, 2009. С. 79-84.

7. Мкртчян JI. С. Неустойчивость тонкого слоя магнитной жидкости в поперечном магнитном поле // Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов — 2009». Сборник тезисов. Москва, 2009. С. 253-254.

8. Мкртчян Л.С., Закинян А.Р. Неустойчивость и распад тонкого слоя магнитной жидкости во внешнем магнитном поле, направленном под углом к плоскости слоя // V (XXXVII) Международная научно-практическая конференция «Образование, наука, инновации - вклад молодых исследователей». Сборник научных трудов. Кемерово, 2010. С. 574-578.

9. Диканский Ю.И., Закинян А.Р. Мкртчян Л.С. Неустойчивость и распад тонкого слоя магнитной жидкости в произвольно ориентированном относительно плоскости слоя магнитном поле // 14-я Международная Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям. Сборник научных трудов. Плес, 2010. С. 69-75.

10. Мкртчян Л.С. Простякова A.A. Неустойчивость тонкого слоя магнитной жидкости во внешнем магнитном поле, направленном под углом к поверхности слоя. // Международная научная конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2010». Сборник тезисов. Москва, 2010. С. 218-220.

П.Мкртчян Л.С. Простякова A.A. Неустойчивость и распад тонкого слоя магнитной жидкости на ферромагнитной подложке в однородном перпендикулярном магнитном поле // Сборник трудов молодых ученых СГУ. Ставрополь, 2010. С. 42-45.

12. Мкртчян Л.С., Закинян А.Р., Сидельников A.A. Электрокапиллярная неустойчивость пика магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях // VI (XXXVIII) Международная научно-практическая конференция «Образование, наука, инновации - вклад молодых исследователей». Сборник научных трудов. Кемерово, 2011. С. 418-420.

13. Мкртчян Л.С. Закинян А.Р., Диканский Ю.И. Неустойчивость тонкой пленки магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях // III Всероссийская научная конференция «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем». Сборник научных трудов. Ставрополь, 2011. С. 64-68.

14. Диканский Ю.И., Мкртчян Л.С., Закинян А.Р. Электрокапиллярная неустойчивость капли магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях // 56-ая научно-методическая конференция «Университетская наука -региону». Сборник научных трудов. Ставрополь, 2011. С. 58-61.

15. Мкртчян Л.С., Закинян А.Р., Диканский Ю.И. Капиллярная электростатическая неустойчивость слоя магнитодиэлектрического коллоида в электрическом и магнитном полях // Двенадцатая международная конференция «Физика диэлектриков» (Диэлектрики - 2011). Сборник научных трудов. Санкт-Петербург, 2011. С. 336-338.

16. Мкртчян Л.С., Шевченко А.Ю. Электропроводность тонкого слоя магнитной жидкости, содержащей дисперсию микрочастиц графита, в магнитном поле // Международная конференция студентов, аспиран-

toe и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов -2012». Секция «Физика». М: Изд-во МГУ, 2012. I электрон, опт. диск (CD-ROM), 12 см.

17. Мкртчян JT.C., Шевченко А.Ю., Диканский Ю.И. Электрические свойства слоя магнитной жидкости с дисперсией микрочастиц графита в магнитном поле // 57-ая научно-методическая конференция «Университетская наука — региону». Сборник научных трудов. Ставрополь, 2012. С. 154-158.

Подписано в печать 16.05.2012 Формат 60x84 1/16 Усл.печ.л. 1,0 Уч.-изд.л. 0,89 Бумага офсетная_Тираж 100 экз._Заказ 115

Отпечатано в Издателъско-полпграфическом комплексе Ставропольского государственного университета. 355009, Ставрополь, ул.Пушкина, 1.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Мкртчян, Левон Спартакович

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Общие сведения о магнитных коллоидных наносистемах.

1.2. Неустойчивость свободной поверхности магнитной коллоидной наносистемы во внешнем магнитном поле.

1.3. Капиллярные электростатические неустойчивости капель и слоев жидкости.

1.4. Электрические свойства композиционных сред на основе магнитных жидкостей.

Глава 2. Неустойчивость и распад тонких слоев магнитных коллоидных наносистем в перпендикулярном магнитном поле.

2.1. Неустойчивость и распад тонких слоев магнитных коллоидных наносистем на немагнитной подложке.

2.2. Неустойчивость и распад тонких слоев магнитных коллоидных наносистем на намагничивающейся подложке.

2.2.1. Экспериментальные исследования и их результаты.

2.2.2. Обсуждение результатов.

Глава 3. Неустойчивость и распад тонких слоев магнитных коллоидных наносистем в наклонном магнитном поле.

3.1. Экспериментальное исследование неустойчивости тонких слоев магнитных коллоидных наносистем в наклонном магнитном поле.

3.2. Теоретический анализ неустойчивости поверхности магнитной жидкости во внешнем магнитном поле.

3.3. Дифракционные решетки на основе тонких слоев магнитной жидкости.

Глава 4. Капиллярная электростатическая неустойчивость и электрические свойства тонких слоев магнитных коллоидных наносистем в магнитном и электрическом полях.

4.1. Электрокапиллярная неустойчивость тонкого слоя магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях.

4.1.1. Экспериментальные исследования и их результаты.

4.1.2. Анализ и обсуждение результатов.

4.2. Электрические свойства тонкого слоя магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле.

4.2.1. Экспериментальные исследования и га результаты.

Введение диссертация по физике, на тему "Эффекты взаимодействия тонких слоев магнитных коллоидных наносистем с магнитным и электрическим полями"

Актуальность проблемы. Магнитные коллоидные наносистемы (магнитные жидкости, феррожидкости, ферроколлоиды), представляющие собой взвесь однодоменных ферро- и ферримагнитных наночастиц в жидкости-носителе, синтезированные в середине 60-х годов прошлого века, являются уникальными физическими средами, сочетающими в себе свойства текучести и способности приобретать довольно большую намагниченность во внешнем магнитном поле. Магнитные жидкости до настоящего времени остаются объектом, привлекающим широкий интерес исследователей, в особенности в области явлений, связанных с взаимодействием электромагнитного поля со средой. Это объясняется как возможностью практического применения магнитных жидкостей в технике и медицине, так и возникновением целого ряда фундаментальных проблем физического, физико-химического и гидродинамического характера. К ним относятся проблемы описания новых физических и гидродинамических явлений, возникающих в магнитных жидкостях под воздействием магнитного и электрического полей.

Одним из проявлений особых свойств магнитной жидкости являются процессы неустойчивости ее свободной поверхности во внешних магнитном и электрическом полях. К настоящему времени имеется достаточно большое число экспериментальных и теоретических работ, посвященных изучению магнитостатической и электрокапиллярной неустойчивости свободной поверхности, а также слоев и капель магнитных коллоидных наносистем, однако многие проблемы остаются открытыми

К ним, в частности, можно отнести особенности поведения тонких (толщиной менее 50 мкм) слоев магнитных жидкостей при их взаимодействии с магнитным и электрическим полями, а также особенности электрических свойств тонких слоев композиционных сред, созданных на их основе. Наиболее важным аспектом исследований при этом являются процессы неустойчивости и распада тонких слоев магнитных жидкостей, их трансформация в различные упорядоченные структуры и явление электродиспергирования. Исследования подобного рода явлений имеют большое практическое значение в целях совершенствования технологий и устройств, в которых существенную роль играет структура и геометрия поверхности магнитной жидкости в магнитном поле. Кроме того, в существующих работах недостаточно полно развиты теоретические модели данных явлений, что свидетельствует об актуальности дальнейших исследований в этой области.

Непосредственный интерес представляют также созданные на основе магнитных жидкостей магнитные композиционные среды, которые могут проявлять более заметную зависимость своих свойств от воздействия магнитного и электрического полей, чем сама магнитная жидкость. Наряду с другими (например, магнитными эмульсиями) к таким средам относятся композиционные материалы, представляющие собой устойчивую взвесь микрочастиц немагнитных материалов с высоким значением электрических параметров в магнитной жидкости. Влиянию процессов структурообразова-ния во внешнем поле на макроскопические свойства тонких слоев композиционных сред также уделено недостаточно внимания в существующих в настоящее время работах.

Вместе с тем исследование трансформации тонкого слоя магнитной коллоидной наносистемы в различные упорядоченные структуры, а также оптических свойств получаемых структур открывает возможности их применения в качестве дифракционных решеток для управления световыми потоками. Кроме того, тонкие же слои композиционных сред созданные на основе магнитных коллоидных наносистем могут найти применение в качестве объектов, электрическими свойствами которых можно эффективно управлять путем воздействия внешних магнитных полей.

В связи с этим, исследование поведения тонких слоев магнитных коллоидных наносистем, а также созданных на их основе композиционных сред при взаимодействии с магнитным и электрическим полями в настоящее время является актуальным и, безусловно, представляет общенаучный и прикладной интерес.

Целью настоящей диссертационной работы является исследование маг-нитостатических и электрокапиллярных неустойчивостей тонких (толщиной от 5 до 50 мкм) слоев магнитных коллоидных наносистем, и обусловленных ими процессов трансформации слоев в упорядоченные структуры при взаимодействии с магнитным и электрическим полями, а также электрических свойств и микроструктуры тонких слоев композиционных сред, созданных на основе магнитных коллоидных наносистем.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- исследовать неустойчивость и распад тонкого слоя магнитной коллоидной наносистемы во внешнем однородном постоянном магнитном поле, направленном перпендикулярно слою;

Научная новизна диссертации состоит в следующем.

Экспериментально установлено, что развитие неустойчивости тонкого (толщиной < 50 мкм) слоя магнитной коллоидной наносистемы во внешнем однородном перпендикулярном магнитном поле приводит к распаду слоя и образованию гексагональной структуры, состоящей из пиков (конусообразных микрокапель) магнитной жидкости на твердой подложке. Обнаружено что характер развития неустойчивости существенным образом зависит от толщины слоя магнитной жидкости и величины внешнего магнитного поля. Обнаружено возникновение в сильных полях вторичной гексагональной структуры. Впервые экспериментально установлена зависимость характера развития магнитостатической неустойчивости слоя магнитной жидкости от магнитных свойств подложки.

При исследовании воздействия на тонкий слой магнитной жидкости внешнего наклонного (составляющего произвольный угол с поверхностью слоя) магнитного поля было обнаружено развитие двух типов неустойчивости приводящих к распаду слоя и образованию соответствующей структуры в виде параллельных жидких гребней (валов) либо в виде конусообразных выступов (пиков), наклоненных к поверхности слоя и стремящихся выстроиться в гексагональную структуру. Установлены условия реализации этих неустой-чивостей. Показано что характер развития неустойчивости зависит от толщины слоя магнитной жидкости, величины внешнего магнитного поля, а также от значения угла между направлением поля и нормалью к плоскости слоя.

Развита теоретическая модель поверхностной магнитостатической неустойчивости слоя магнитной жидкости в наклонном магнитном поле, проведено сопоставление экспериментальных и теоретических результатов, демонстрирующее их удовлетворительное согласие.

При одновременном воздействии магнитного и электрического полей на гексагональную систему пиков тонкого слоя магнитной жидкости обнаружено явление пульсации пиков в результате проявления эффекта их электродиспергирования. Показано что частота пульсации пиков зависит от величины внешнего магнитного и электрического полей, а также от размера пика. Установлены критерии возникновения электрокапиллярной неустойчивости пиков магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях. Впервые обнаружен гистерезисный характер возникновения неустойчивости в рассматриваемой системе.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных и теоретических исследований явления неустойчивости и распада тонкого слоя магнитной коллоидной наноси-стемы, нанесенного на немагнитную и намагничивающуюся подложки, в однородном перпендикулярном магнитном поле;

- способ создания дифракционных решеток на основе тонких слоев магнитных жидкостей;

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 117 наименований. Материал диссертации содержит 147 страниц, 61 рисунка.

Заключение диссертации по теме "Электрофизика, электрофизические установки"

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 4-ОЙ ГЛАВЫ: 1. Обнаружено и исследовано периодическое изменение формы пиков (конусообразных микрокапель) гексагональной системы, образующейся из тонкого слоя магнитной жидкости, при одновременном воздействии магнитного и электрического полей. Обнаружено, что частота пульсации пиков зависит от величин внешних магнитного и электрического полей, а также от характерного размера пика (диаметра его основания). Данное явление интерпретировано как проявление финальной стадии электрокапиллярной неустойчивости пика, приводящей к электродиспергированию магнитной жидкости.

2. Исследованы условия возникновения капиллярной электростатической неустойчивости пика магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях, показано влияние характерного размера пика на критические параметры неустойчивости. Установлен механизм пульсации пика, связанный с периодической эмиссией высокодисперсных заряженных капель из его острия в электрическом поле. Обнаружен и исследован гистерезисный характер возникновения электрокапиллярной неустойчивости в рассматриваемой системе.

3. Исследованы электрические свойства тонкого слоя магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле. Установлено, что электрическая проводимость и электрическая емкость слоя в ряде случаев могут изменяться более чем на порядок под действием внешнего магнитного поля. Наиболее выраженное изменение электрических параметров наблюдается в случае сонаправленности внешнего магнитного и измерительного электрического полей, что приводит к росту величин проводимости и емкости слоя. Показано, что наблюдающиеся изменения макроскопических свойств среды обусловлены процессами микроструктурирования, протекающими в ней в магнитном поле, в частности образованием проводящих «мостов» из микрочастиц графита.

135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении сформулируем основные результаты и выводы диссертационной работы.

1. Установлено, что в однородном перпендикулярном магнитном поле, развитие неустойчивости тонкого слоя магнитной жидкости приводит к его распаду с образованием гексагональной системы пиков, ориентированных вдоль направления внешнего поля. Обнаружено и исследовано влияние толщины слоя и величины внешнего магнитного поля на характер развития неустойчивости. Обнаружено возникновение в сильных полях вторичной гексагональной структуры. Установлено, что порог наступления неустойчивости слоя в случае, когда он нанесен на магнитную подложку, снижается по сравнению со случаем немагнитной подложки. Экспериментально показано, что критическая напряженность поля для слоя на магнитной подложке примерно на 30 % ниже критической напряженности для слоя на немагнитной подложке при прочих равных условиях. Выявлено, что с увеличением толщины слоя магнитной жидкости влияние свойств подложки на процесс развития неустойчивости ослабевает довольно быстро, и неустойчивость толстых слоев практически не зависит от того, на какую подложку нанесен слой.

2. Обнаружено и исследовано развитие двух типов неустойчивости тонкого слоя приводящих к его распаду и образованию соответствующей структуры на поверхности слоя. В результате развития неустойчивости первого типа слой распадается на отдельные равноудаленные друг от друга полосы магнитной жидкости. В результате развития неустойчивости второго типа, система жидких гребней распадается на отдельные конусообразные выступы, которые стремятся выстроиться в вершинах и центре гексагона. Установлены условия реализации этих неустойчивостей. Показано, что характер развития неустойчивости зависит от толщины слоя магнитной жидкости, величины внешнего магнитного поля, а также от значения угла между направлением поля и нормалью к плоскости слоя. Развита теоретическая модель неустойчивости поверхности магнитной жидкости намагничивающейся по произвольному закону, с учетом конечности толщины слоя, вязкости жидкости и нелинейного характера процесса намагничивания.

4. Установлены закономерности возникновения и развития электрокапиллярной неустойчивости гексагональной системы пиков (конусообразных микрокапель), образующейся из тонкого слоя магнитной жидкости, при одновременном воздействии магнитного и электрического полей. Обнаружено, что частота пульсации пиков зависит от величин внешних магнитного и электрического полей, а также от диаметра основания пика. Данное явление интерпретировано как проявление финальной стадии электрокапиллярной неустойчивости пика, приводящей к электродиспергированию магнитной жидкости. Обнаружен и исследован гистерезисный характер возникновения электрокапиллярной неустойчивости в рассматриваемой системе.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Мкртчян, Левон Спартакович, Ставрополь

1. Фертман Е. Е. Магнитные жидкости. Минск: Вышейшая школа, 1988. 184 с.

2. Вонсовский С. В. Магнетизм. М.: Наука, 1971. 1032 с.

3. Shliomis M.I., Raikher Yu. L. Experimental investigations of magnetic fluids // IEEE Transactions on Magnetic. 1980. Vol. MAG-16, N2. P. 237-250.

4. Kaiser R., Rosensweig R. Study of ferromagnetic liquid // CFSTI Rep. NASA CR-1407, 1969. 91 p.

5. Дюповкин H. И. Разработка методов повышения эксплуатационных характеристик магнитоуправляемых материалов для герметизации подвижных сопряжений машин: Дис. канд. технических наук. Иваново. Ивановский энергетический институт, 1987.

6. Зубко Д. В., Лесникович А. И., Зубко В. И. Влияние состава и температуры магнитных жидкостей на электрические свойства // 12-я Международная плесская конференция по магнитным жидкостям. Плес, Россия, 2006. 444 с.

7. Орлов Д. В. и др. Магнитные жидкости в машиностроении / Сб. научных трудов под редакцией проф. Д.В. Орлова и В.В. Подгоркова. М.: Машиностроение, 1993. 272 с.

8. Духин С. С., Шилов В. Н. Диэлектрические свойства и двойной слой в дисперсных системах и полиэлектролитах. Киев: Наукова думка, 1972. 206 с.

9. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М.: Наука, 1982. 320 с.

10. Дюповкин Н. И. Электропроводность магнитных жидкостей // Коллоидный журнал. 1995. Т. 57. № 5. С. 666-669.

11. Дюповкин Н. И., Орлов Д. В. Влияние электрического и магнитного полей на структуру магнитных жидкостей // Структурные свойства и гидродинамика магнитных коллоидов. Свердловск, 1986. С. 29-34.

12. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. М.: Мир, 1989. 467 с.

13. Морозова Т. Ф. Формирование структуры в магнитной жидкости при воздействии поляризующего напряжения: Дис. канд. физ.-мат. наук. Ставрополь. Северо-Кавказский государственный технический университет, 2002.

14. Баштовой В.Г., Берковский Б.М., Вислович А.Н. Введение в термомеханику магнитных жидкостей. М.: ИВТАН, 1985. 188с.

15. M.D. Cowley, R.E. Rosensweig The interfacial stability of a ferromagnetic fluid // J. Fluid Mech. 1967. Vol. 30. P. 671 - 688.

16. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости // УФН, Т.112. Вып.З. 1974. С. 427-456.

17. А. Гайлитис. Форма поверхностной неустойчивости ферромагнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1969. №1. С. 68-70.

18. В.Г. Баштовой Неустойчивость тонкого слоя намагничивающейся жидкости с двумя свободными границами // Магнитная гидродинамика. 1977. №3. С. 23-28.

19. Ю.Д. Барков, В.Г. Баштовой, М.С. Краков. Устойчивость слоев и течений намагничивающейся жидкости //ЦИОНТ ПИК ВИНИТИ. №34. С. 19-37.

20. И.Е. Тарапов Поверхностные волны и устойчивость свободнойповерхности намагничивающейся жидкости // ПМТФ. 1974. №4. С.20-24.

21. В.И. Архипенко, Ю.Д. Барков, В.Г. Баштовой, М.С. Краков, М.И. Павлинов Явления на свободной поверхности намагничивающейся жидкости // ЦИОНТ ПИК ВИНИТИ. №17. С.74-75.

22. Блум Э. Я., Майоров М. М., Цеберс А. О. Магнитные жидкости. Рига: Зинатне, 1989. 387 с.

23. Richter R., Lange A. Surface instabilities of ferrofluids. In: Odenbach S. (ed.) Colloidal Magnetic Fluids: Basics, Development and Application of Ferrofluids // Lect. Notes Phys. 2009, vol. 763, p. 157-247.

24. Баштовой В.Г., Берковский Б.М. Термомеханика ферромагнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1973. №3. С. 42-49.

25. Баштовой В.Г., Краков М.С. // Изв. АН СССР, Механика жидкости и газа, №5. 1977. С.57-69.

26. Баштовой В.Г. // ПМТФ. 1978, № 1, С. 81-87.

27. Bacri J.-C., Perzynski R., Salin D. // С. R. Acad. Sci. Paris II. 1988, Vol. 307, P. 699-704.

28. Abou В., Neron de Surgy G., Wesfreid J.E. Dispersion relation in a ferrofluid layer of any thickness and viscosity in a normal magnetic field; Asymptotic regimes // J. Phys. II France. 1997, Vol. 7, P. 1159-1171.

29. Friedrichs R., Engel A. Pattern and wave number selection in magnetic fluids // Phys. Rev. E. 2001, Vol. 64, 021406.

30. Browaeys J., Bacri J.-C., Flament C., Neveu S., Perzynski R. Surface waves in ferrofluids under vertical magnetic field// Eur. Phys. J. B. 1999, Vol. 9, P. 335-341.

31. Баштовой В.Г., Краков M.C., Рекс А.Г. Неустойчивость плоского слоя магнитной жидкости в закритической области магнитного поля // Магнитная гидродинамика. 1985, № 1, с. 19-24.

32. Zelazo R.E., Melcher J.R. Dynamics and stability of ferrofluids: surface interactions // J. Fluid Mech. 1969. Vol. 39, Iss. 1. P. 1-24.

33. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М.: Химия, 1989. 238 с.

34. Bajaj R., Malik S.K. Pattern formation in ferrofluids // J. Magn. Magn. Mater. 1995. Vol. 149. N. 1-2. P. 158-161.

35. Friedrichs R. Low symmetry patterns on magnetic fluids // Phys. Rev. E -2002. Vol. 66, 066215.

36. Баштовой В. Г. Неустойчивость стационарного тонкого слоя намагничивающеся жидкости // ПМТФ. 1978. №1, С. 81-87.

37. Коровин В. М. Неустойчивость и распад тонкого слоя вязкой магнитной жидкости в наклонном магнитном поле // ЖТФ. 1999. Т. 69. №10. С. 14-22.

38. Барков Ю.Д., Баштовой В.Г. // Магнитная гидродинамика. Т. 13, № 4, 1977. С. 137-140.

39. Reimann В., Richter R., Knieling Н., Friedrichs R., Rehberg I. Hexagons become the secondary pattern if symmetry is broken // Phys. Rev. E. 2005. Vol. 71. 055202(R).

40. Д.Ф. Белоножко, А.И. Григорьев Капиллярные колебания вязкоупругой среды под влиянием постоянного внешнего воздействия // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 11. С. 15-23.

41. Д.Ф. Белоножко, А.И. Григорьев Волны конечной амплитуды на поверхности вязкой глубокой жидкости // ЖТФ. 2003. Т. 73. Вып. 4. С. 28-37.

42. В.М. Коровин «О развитии неустойчивости Рэлея-Тейлора в тонком слое магнитной жидкости при наличии ортогонального магнитного поля» // ЖТФ. 2010. Т. 80. Вып. 9. С. 44-51.

43. Baily A.G. Electrostatic atomisation of liquids // Sci. Prog. Oxf. 1974. Vol. 61. P. 555-581.

44. Drozin V.C. The electrical dispersion of liquids as aerosols // J. Coll. Sci. -1955. Vol. 10. №2. P. 158-164.

45. Rayleigh. On the equilibrium of liquid conducting masses charged withelectricity // Phil. Mag. 1882. Vol. 14. P. 184-186.

46. Zeleny J. The electrical discharge from liquid points, and a hydrostatic method of meashuring the electric intensy at their surface // Phys. Rew. -1914. Vol. 3. №2. P. 69-91.

47. Nolan G.G. The breaking of water drops by electric field // Proc. Roy. Irish Acad. 1926. Vol. A37. P. 28-39.

48. Маску W.A. Some investigations on the deformation and breaking of water drops in strong electric fields // Pros. Roy. Soc. London. 1931. Vol. 133. № A822. P. 565-587.

49. Френкель Я. К теории Тонкса о разрыве поверхности жидкости постоянным электрическим полем в вакууме // ЖЭТФ. 1936. Т. 6. С. 348-350.

50. Vonnegut В. Neubauer R.L. Production of monodisperce liquid particles by electrical atomization // J Coll. Sci. 1962. Vol. 7. №6. P. 616-622.

51. Hendricks C.D. Charged droplet experiments // J Coll. Sci. 1962. Vol. 17. P. 249-259.

52. Бураев Т.К., Верещагин И.П., Пашин И.М. Исследование процесса распыления жидкостей в электрическом поле // Сильные электрические поля в технологических процессах. 1979. №3. С. 87-105.

53. Baily A.G., Bracher J.E., von Rohden H.J. A capillary-fed annular colloid thruster// J. Spacecraft. 1972. Vol. 9. №7. P.518-521.

54. Григорьев И.И., Сыщиков Ю.В., Ширяева С.О. Электростатическое монодиспергирование жидкостей как метод получения двухфазных систем // ЖПХ. 1989. Т. 82. №9. С. 2020-2026.

55. Колесниченко А.Ф. Технологические МГД установки и процессы. Киев: Наук, думка, 1980. 190 с.

56. Garton С. G., Krasucki Z. Bubbles in insulating liquids: stability in an electric field // Trans. Faraday Soc. 1964. Vol. 60. P. 211-226.

57. Григорьев А.И., Ширяева С.О. Физические принципы электрогидродинамического способа получения ионно-кластернокапельных пучков // Сб. тр. НТО АН СССР. Научное приборостроение. Физика аналитических приборов. 1989. С. 28-35.

58. А.Н. Григорьев Неустойчивость заряженных капель в электрических полях //Электрические процессы в технике и химии 1990, №4, С.23-32.

59. Taylor G. Disintegration of water drops in an electric field // Proc. R. Soc. Lond. 1964. Vol. 280. P. 383-397

60. Григорьев А.И. Капиллярные электростатические неустойчивости // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6. №6. С. Ъ1-АЪ.

61. Григорьев А. И., Ширяева С. О. // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 1994. №3. С. 3-22.

62. С.И. Щукин, А.И. Григорьев Устойчивость заряженной капли, имеющей форму трехосного эллипсоида // ЖТФ. 1998. Т. 68. №11. С. 48-51.

63. С.И. Щукин, А.И. Григорьев Энергетический анализ возможных каналов распада заряженной капли на две части // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 4. С. 1-7.

64. В.А. Коромыслов, А.И. Григорьев, С.О. Ширяева Деление заряженных капель на части сравнимых размеров при сильных сфероидальных виртуальных деформациях // ЖТФ. 1998. Т. 68. №8. С. 31-38.

65. В.А. Коромыслов, А.И. Григорьев, М.В. Рыбакова О дроблении капли во внешнем электростатическом поле // ЖТФ. 2002. Т. 72. Вып. 6. С. 2834.

66. А.И. Григорьев О некоторых закономерностях реализации неустойчивости сильнозаряженной вязкой капли // ЖТФ. 2001. Т. 71. Вып. 10. С. 1-7.

67. A.A. Шутов Форма капли в постоянном электрическом поле // ЖТФ. -2002. Т. 72. Вып. 12. С. 15-22.

68. А.И. Григорьев Об инкременте неустойчивости незаряженной капли в однородном электростатическом поле // Письма в ЖТФ. 1998. Т. 24. №24. С. 36-40.

69. С.О. Ширяева О некоторых закономерностях поляризации идиспергирования капли в электростатическом поле // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 6. С. 20-26.

70. С.И. Щукин, А.И. Григорьев О дроблении незаряженной капли в электростатическом поле // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 6. С. 27-30.

71. С.О. Ширяева Расчет критических условий неустойчивости в электрическом поле полусферической капли на твердой подложке // ЖТФ. 1998. Т. 68. №9. С. 9-12.

72. С. О. Ширяева Нелинейный анализ равновесной формы заряженной электропроводной капли в электростатическом подвесе // ЖТФ. 2006. Т. 76. Вып. 10. С. 32^0.

73. С.О. Ширяева О влиянии вязкости на характерное время развития неустойчивости заряженной капли // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 9. С. 3036.

74. А.И. Григорьев, С.О. Ширяева, В.А. Коромыслов, Д.Ф. Белоножко Капиллярные колебания и неустойчивость Тонкса-Френкеля слоя жидкости конечной толщины // ЖТФ. 1997. Т. 67. №8. С. 27-33.

75. С.О. Ширяева, А.И. Григорьев, В.А. Коромыслов Капиллярные колебания плоской заряженной поверхности жидкости с конечной проводимостью // ЖТФ. 1997. Т. 67. №8. С. 34-41.

76. Н.М. Зубарев, О.В. Зубарева Динамика свободной поверхности проводящей жидкости в околокритическом электрическом поле // ЖТФ. 2000. Т. 71. Вып. 7. С. 21-29.

77. A.A. Шутов Генерация электрогидродинамических волн на границе раздела жидкость-вакуум // ЖТФ. 2002. Т. 72. Вып. 8. С. 126-129.

78. Д.Ф. Белоножко, А.И. Григорьев Нелинейные периодические волны на заряженной поверхности вязкой электропроводной жидкости // ЖТФ. -2003. Т. 73. Вып. 11. С. 37-46.

79. A.B. Климов, Д.Ф. Белоножко, А.И. Григорьев Нелинейные периодические волны на заряженной свободной поверхности идеальной жидкости // ЖТФ. - 2004. Т. 74. Вып. 1. С. 32-39.

80. А.И. Григорьев, С.О. Ширяева, Д.Ф. Белоножко, A.B. Климов О характерном времени реализации неустойчивости плоской заряженной поверхности жидкости //-ЖТФ. 2004. Т. 74. Вып. 7. С. 140-142.

81. А.И. Григорьев, С.О. Ширяева, Д.Ф. Белоножко, A.B. Климов Нелинейный анализ временной эволюции неустойчивой плоской заряженной поверхности жидкости // ЖТФ 2005. Т. 75. Вып. 2. С. 1927.

82. С.А. Курочкина, А.И. Григорьев Нелинейные периодические волны на заряженной поверхности слоя идеальной жидкости конечной толщины // ЖТФ.-2005. Т. 75. Вып. 11. С. 44-51.

83. Н.М. Зубарев, О.В. Зубарева Равновесные конфигурации поверхности проводящей жидкости в неоднородном внешнем электрическом поле // ЖТФ.-2011. Т. 81. Вып. 1.С. 42-52.

84. В.М. Коровин «Влияние тангенциального электрического поля на развитие рэлей-тейлоровской неустойчивости пленки диэлектрической жидкости» // ЖТФ. 2011. Т. 81. Вып. 10. С. 12-19.

85. Г.М. Гордеев, Н.П. Матусевич, С.П. Ржевская, В.Е. Фертман Электрические свойства магнитных жидкостей // Физические свойства магнитных жидкостей. Сб. науч. трудов. Свердловск, 1983. С. 98-102.

86. Диканский Ю.И., Кожевников В.М., Чеканов В.В. Магнитная восприимчивость и электропроводность магнитной жидкости при наличии структурных образований // Физические свойства магнитных жидкостей. Сб. науч. трудов. Свердловск, 1983. С.28-33.

87. Кандаурова Н. В. Приповерхностные и межфазные явления в магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях и их техническое применение: Дис. докт. технических наук. Ставрополь. -Ставропольский государственный университет, 2000.

88. Кожевников В. М., Чеканов В. В., Литовский Е. И. Свободные вертикальные струи над деформированной поверхностью магнитной жидкости в электрическом поле // Магнитная гидродинамика. 1982.4. С. 118-120.

89. Кожевников В. М. Исследование струйного течения магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Магнитная гидродинамика. 1983. №2. С. 85-87.

90. Кандаурова Н. В. Неустойчивость поверхности МЖ в магнитном, электрическом и ультразвуковых полях // Тезисы докл. IV Всесоюзного совещания по физике магнитных жидкостей. Душанбе, 1988. С. 32-34.

91. Friedrichs R., Engel A. Statics and dynamics of a single ferrofluid-peak // Eur. Phys. J. B. 2000. Vol. 18. P. 329-335.

92. Lange A., Langer H., Engel A. Dynamics of a single peak of the Rosensweig instability in a magnetic fluid // Physica D. 2000. Vol. 140. P. 294-305.

93. Grigor'ev A. I., Shiryaeva S. O. The possible physical mechanism of initiation and growth of lightning // Phys. Scr. 1996. Vol. 54. P. 660-666.

94. Grigor'ev A. I., Shiryaeva S. O. Capillary instabilities of charged drops and electrical dispersion of liquids // Fluid Dyn. 1994. Vol. 29. N3. P. 305-318.

95. Малсугенов О. В. Каплеструйное движение магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях: Дис. канд. физико-математических наук. Ставрополь. Ставропольский государственный университет, 2003.

96. Popplewell J., Rosensweig R.E. Magnetorheological fluid composites // J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. Vol. 29. P. 2297-2303.

97. Dikansky Yu.I., Veguera J.G., Suzdalev V.N., Smerek Yu.L. Magnetic fluids with nonmagnetic inclusions of various shapes // Magnetohydrodynamics. -2002. Vol. 38. N3. P. 281-285.

98. Lopez-Lopez M.T., Kuzhir P., Lacis S., Bossis G., Gonzalez-Caballero F.,

99. Duran J.D.G. Magnetorheology for suspensions of solid particles dispersed in ferrofluids // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. Vol. 18. - S2803.

100. Helgesen G., Svasand E., Skjeltorp A.T. Nanoparticle induced self-assembly // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. Vol. 20. - 204127.

101. Диканский Ю.И., Вегера Ж.Г., Смерек Ю.Л., Аксенов А.В. Особенности электропроводности и теплопроводности магнитного наноколлоида с мелкодисперсным немагнитным наполнителем // Нанотехника. 2009. № 18. С. 20-24.

102. Закинян Р.Г., Смерек Ю.Л., Закинян А.Р. К механизму электропроводности магнитной жидкости с графитовым наполнителем // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2004. № 3. С. 52-55.

103. Духин С.С. Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем. Киев: Наукова думка, 1975. 246 с.

104. Гиндин Л.Г., Френкель Я.И., Шпанская О.А. Образование проводящих «мостиков» в суспензиях проводников или полупроводников в диэлектриках // Журнал технической физики. 1950. Т. 20. Вып. 8. С. 937-943.

105. Skjeltorp A.T. One- and two-dimensional crystallization of magnetic holes // Phys. Rev. Letters. 1983. Vol. 12. N6. P. 935-955.

106. Skjeltorp A.T. Colloidal crystals in magnetic fluid // J. Appl. Phys. 1984. Vol. 55. N6. P. 2587-2588.

107. Skjeltorp A.T. Ordering phenomena of particles dispersed in magnetic fluids (invited) // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 57. N 1. P. 3285-3290.

108. Skjeltorp A.T. Monodisperse particles and ferrofluids a fruit-fly model system // 4th Intern, conf. on magnetic fluids. Tokyo: Sendai, 1986. P. 13-14.

109. Warner M., Hornreich R.M. The stability of quasi-2D lattices of magnetic holes // J. Phys. A: Math. Gen. 1985. Vol. 18. N12. P. 2325-2341.

110. Кашевский Б.Э., Кордонский В.И., Прохоров И.В. Магнитореологический эффект в суспензии с активной несущейжидкостью // Магнитная гидродинамика. 1988. №1. С. 35—40.

111. Кашевский Б.Э., Кордонский В.И., Прохоров И.В., Хутская Н.Г. Влияние однородного поля на осаждение немагнитных частиц в магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1989. №4. С. 123— 127.

112. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. -М.: Наука, 1976. 392 с.

113. J.M. Rallison, The deformation of small viscous drops and bubbles in shear flows // Annu. Rev. Fluid Mech. 1984. Vol. 16. P. 45-66.

114. Диканский Ю.И. Дифракционное светорассеяние тонким слоем магнитной жидкости с немагнитным наполнителем. // 8-Всероссийская конференция по магнитным жидкостям. Плес, 1998.

115. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982. 623 с.