Исследование нанодисперсной фазы магнитных жидкостей на основе акустомагнитного эффекта тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ
|
Ряполов, Петр Алексеевич
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Курск
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2010
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.07
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
Ряполов Петр Алексеевич 004600027
ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ НА ОСНОВЕ АКУСТОМАГНИТНОГО ЭФФЕКТА
01.04.07 - Физика конденсированного состояния
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
КУРСК 2010
004600027
Работа выполнена на кафедре физики Курского государственного технического университета,-
Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор
Полунин Вячеслав Михайлович
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор
Ведущая организация: Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук (г. Пермь).
Защита состоится 18 марта 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.105.04 при Курском государственном техническом университете по адресу: 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КурскГТУ.
Автореферат разослан 2010 г.
Родионов Александр Андреевич кандидат физико-математических наук, доцент Постников Евгений Борисович
Размещен на сайте
МЛ 2010 г.
Учёный секретарь диссертационного сове! кандидат физико-математических наук
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Создание магнитных жидкостей (МЖ) относится к числу достижений нанотехнологий. МЖ или ферроколлоиды - это коллоидные растворы^ферро- или ферримагнитных наночастиц в немагнитной жидкости-носителе. Главной особенностью МЖ в сочетании с высокой текучестью является способность взаимодействовать с внешним магнитным полем. МЖ нашли широкое "Применение в современной технике в качестве сред" с управляемыми физическими свойствами. Существующие методы изучения нанодис-персной фазы МЖ преимущественно основаны на измерении магнитной проницаемости (или восприимчивости) коллоида и ее частотной зависимости в переменных магнитных полях. Их применимость ограничена дисперсными системами с малой вязкостью. Методы электронной и сканирующей зондовой микроскопии позволяют исследовать образцы в отвердевшем состоянии (метод реплик), без изучения кинетических свойств феррочастиц и процессов их агрегации, протекающих в МЖ при намагничивании. Поэтому физические параметры наноразмерной дисперсной фазы МЖ остаются недостаточно исследованными.
Актуальность исследований нанодисперсной фазы МЖ связана, прежде всего, с тем, что магнитные, электрические, реологические, акустические, оптические свойства этих уникальных сред определяются дисперсным составом коллоида и межчастичными взаимодействиями, которые во многом зависят от магнитных и геометрических параметров наночастиц и распределения их по размерам.
В данной работе предусматривается исследование дисперсного состава, а также магнитных и геометрических параметров наночастиц МЖ на основе аку-стомагнитного эффекта (АМЭ). Сущность АМЭ заключается в излучении электромагнитной волны столбиком намагниченной МЖ при распространении в нем звуковых волн. В рамках рассматриваемой модели индуцируемая в измерительном контуре ЭДС пропорциональна амплитуде колебаний намагниченности жидкости, обусловленных главным образом колебаниями концентрации частиц нанодисперсной фазы. Смещение феррочастиц в данном случае осуще-
отеляется не вопреки, а благодаря вязкому трению окружающей частицу жидкой матрицы, что расширяет применимость метода на основе АМЭ на коллоидные системы практически с любой вязкостью дисперсионной среды.
Полученные результаты могут иметь значение для нескольких областей физической науки, в частности, физики конденсированного состояния. Важно отметить, что такого рода исследования способствуют расширению области применения МЖ в качестве активных элементов различных устройств и приборов.
Делью диссертационной работы является экспериментальное исследование дисперсного состава, магнитных и геометрических параметров наночастиц магнитной жидкости на основе акустомагнитного эффекта.
Задачи исследования:
- разработать на основе АМЭ методику исследования и создать компьютеризированную экспериментальную установку для изучения физических параметров нанодисперсной фазы МЖ, в которой с помощью многофункционального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) будет осуществляться фильтрация полученного сигнала и разложение его в спектр для контроля уровня помех, а также определяться частота и амплитуда АМЭ;
- измерить зависимость величины амплитуды АМЭ от напряженности магнитного поля в образцах МЖ с различной концентрацией магнитной фазы;
- определить величину динамического размагничивающего фактора, характеризующего возмущение напряженности магнитного поля в центральном круговом сечении столбика МЖ в пределах одной стоячей волны при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности магнитного поля;
- дать теоретическое описание наблюдаемой зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля с испбльзованием моделей намагничивания МЖ, учитывающих полидисперсность частиц и межчастичные взаимодействия;
- оценить магнитные и геометрические параметры наночастиц и получить их распределение по размерам на основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля; .
- предложить алгоритм построения кривых намагничивания МЖ по данным исследования зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
Научная новизна диссертации:
1. Создана компьютеризированная экспериментальная установка и разработана методика исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ.
2. Дана теоретическая интерпретация зависимости амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля с учетом динамического размагничивающего фактора, полидисперсности частиц и межчастичных взаимодействий.
3. Произведена оценка магнитных и геометрических параметров частиц нанодисперсной фазы МЖ и получено их распределение по размерам на основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
4. Предложен новый вариант построения кривых намагничивания МЖ на основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
Автор выносит на защиту:
1. Методику и компьютеризированную экспериментальную установку для исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности магнитного поля.
2. Экспериментально полученные зависимости амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля в исследованных образцах МЖ.
3. Данные о дисперсном составе МЖ и физических параметрах диспергированных наночастиц, полученные на основе АМЭ.
4. Алгоритм построения кривых намагничивания МЖ по данным исследования зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля и результаты, полученные на его основе.
Достоверность экспериментальных исследований подтверждается: использованием поверенной измерительной техники и высокоточного аналого-цифрового преобразователя, обеспечивающего компьютерную обработку результатов эксперимента; совпадением данных нескольких независимых между " собой экспериментов, проведенных на одних и тех же образцах; удовлетворительным согласованием между данными, полученными на основе измерения относительной амплитуды АМЭ и с использованием традиционных методик (магнитогрануломеггрии (МГА) и атомно-силовой микроскопии (АСМ)).
Практическая значимость работы заключается в том, что на основе полученных результатов может быть создан новый метод исследования дисперсного состава МЖ и определения физических параметров магнитных наноча-стиц, дополняющий существующие методы.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на Научно-технической конференции «Вибрация 2008» (Курск, 2008); IX Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (Санкт-Петербург, 2008); 13 Международной Плесской конференции по нанодисперс-ным магнитным жидкостям (Иваново, 2008); XX сессии Российского акустического общества (Москва, 2008); I Международной научной конференции «Актуальные проблемы молекулярной акустики и теплофизики» (Курск, 2008); IX Международной научной конференции «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкости», (Санкт-Петербург, 2009); II Всероссийской научной конференции «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» (Ставрополь, 2009 г.); I Всероссийской конференции «Проблемы механики и акустики сред с микро- и наноструктурой: Наномех-2009» (Нижний Новгород, 2009); Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и материалов» (Белгород, 2009).
Публикации. Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в 15 работах, из них 3 - в рекомендованных ВАК научных журналах.
Исследования, представленные в диссертации, выполнены при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гранты ФАО НК-387П, НК-410П), АВЦП "Развитие научного потенциала высшей школы" (мероприятие 1 Тематический план ФАО 2009, тема № 1.8.09.).
Личный вклад автора. Разработана методика и создана компьютеризированная экспериментальная установка для исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ; выполнен весь объем экспериментальных исследований; по результатам акустомагнитных измерений построены кривые распределения частиц по размерам и кривые намагничивания МЖ.
Структура II объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 120 страницах, содержит 32 рисунка, 5 таблиц и 132 наименования цитируемой литературы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.
Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель, задачи и основные положения, раскрыта научная новизна и практическая значимость работы.
В главе 1 представлен обзор ранее опубликованных работ. Рассмотрены общие сведения о МЖ. Особое внимание уделено современным методам исследования магнитных коллоидов, определены границы применимости существующих методик. На основании представленного литературного обзора сделаны выводы и обозначены задачи, требующие своего решения.
В главе 2 дано описание созданной компьютеризированной экспериментальной установки для исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ, определены оптимальные условия эксперимента.). Схематическое изображение установки представлено на рис. 1. Установленная вертикально стеклянная трубка с плоским дном 1 заполнена МЖ 2. Источником звуковых колебаний (излучателем) служила пьезоэлектрическая пластина 3, на которую с генератора 4 подавалось переменное электрическое напряжение
7
заданной частоты v. Частота контролировалась частотомером 5, а напряжение - вольтметром 6. Упругие волны через волновод 7 вводились в МЖ. Измерительная катушка полукруглой формы 8, размещенная в непосредственной близости от внешней поверхности трубки, была жестко связана с кинематическим узлом катетометра 9. Полезный сигнал усиливался и фильтровался селективным нано-вольтметром 10 (Unipan 232), с выхода которого сигнал подавался на осциллограф И (С1 -117) и АЦП 12 (N1USB-6251 BNC), соединенный с ноутбуком 13. Магнитное поле создавалось электромагнитом 14 (ФЛ-1), подключенным к источнику питания 15. Значение магнитной индукции измерялось тесламетром 16, снабженным датчиком Холла 17. Термостатирование осуществлялось при помощи термостата 18.
Приведена блок-схема программы, разработанной в среде NI LabView, с помощью которой осуществлялась фильтрация полученного сигнала и разложение его в спектр для контроля уровня помех и определялась частота и амплитуда АМЭ. В ней также рассчитывались параметры распределения наночастиц МЖ по размерам, a no данным акустомагнитных исследований осуществлялось построение графиков теоретических зависимостей относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля и кривых намагничивания.
Определены оптимальные условия для исследования нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ в поперечном к магнитожидкостному столбику магнитном поле. Рассмотрена методика измерений «вспомогательных» параметров МЖ: плотности жидкости р, концентрации твердой фазы (р, начальной магнитной восприимчивости %, намагниченности насыщения M¡.
л QLH
3
ш-
Рис. 1. Блок-схема компьютеризированной экспериментальной установки
Образец МЖ1 МЖ2 МЖЗ МЖ4
Жидкость-носитель Керосин Керосин Керосин Керосин
р, кг/м3 1360 1115 1028 882
<р, % 13,0 7,4 5,4 2,1
X 4,2 3,3 2,3 0,8
Ms, кА/м 58 33 25 10
В главе 3 приведены данные экспериментального исследования физических параметров и представлены зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины магнитного Таблица 1.
поля в образцах МЖ1-МЖ4. Объектом исследования выбрана МЖ типа «магнетит Fe304 в керосине» с олеиновой кислотой в роли ПАВ. Образцы были приготовлены разбавлением одного базового коллоида МЖ1. Значения «вспомогательных» параметров этих образцов приведены в таблице 1.
Дисперсный состав МЖ определялся по данным АСМ и МГА. Изображение скана МЖ1, полученное в лаборатории ЦКП «Наукоемкие технологии» методом полуконтактной АСМ на сканирующем зондовом микроскопе Smart Spm, изготовленного компанией Aist NT, показано на рис. 2. Намагниченность МЖ измерялась баллистическим методом. Кривые Рис/2. СканМЖ-1 наатомно-
силовом микроскопе
намагничивания М(Н) для всех образцов приведены на рис. 3.
egsSES55 й 55 55 5 5 5 5 5 5 3
as 5
IS ZE =
2 S 2 5
S S X Е .
О ООО ОО О
Z 2 К в
Н,кА/м
О 50 100 150 200 250 300
Рис. 3. Зависимости М(Н) □- МЖ1, о- МЖ2, Д-МЖЗ, О- МЖ4
Рис. 4. Зависимость относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля □ - МЖ1,0 - МЖ2,Л - МЖЗ, О - МЖ4
Зависимости амплиуды АМЭ от величины магнитного поля определялись при поддерживаемой постоянной температуре и амплитуде напряжения на пье-зоэлементе 11=30 В. На некоторых частотах вводимых звуковых колебаний в системе МЖ-цилиндрическая оболочка возбуждались стоячие волны (установка - рис. 1). Перемещением катетометра измерительная катушка устанавливалась в пучность стоячей волны в области наиболее однородного магнитного поля. Максимальная амплитуда сигнала АМЭ достигалась изменением положения звукового излучателя и частоты звуковых колебаний, на которой при неизменном напряжении на пьезоэлементе измерялась зависимость ЭДС е0, индуцируемой в измерительной катушке, от величины напряженности магнитного поля. Максимальная величина ЭДС еотах, соответствующая насыщению МЖ, определялась по экстраполяции прямолинейного участка кривой е0=/{Н']) при Я ->оо. Зависимости амплшуды АМЭ в относительных единицахРв=е01е0тлх для образцов МЖ1-МЖ4 показаны на рис. 4.
Полученные данные показывают, что зависимость относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля имеет сходство с Ланжевеновской кривой намагничивания. На наклон прямолинейного начального участка влияют «крупные» частицы нанодисперсной фазы МЖ, тогда как вид зависимости /?н(Я) в окрестности магнитного насыщения (Я« 400 кА/м) определяется вкладом частиц «мелкой» фракции. •
В главе 4 представлен анализ экспериментальных данных, и дана теоретическая интерпретация зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля, полученная с использованием известных моделей намагничивания МЖ, учитывающих полидисперсностъ частиц и межчастичные взаимодействия.
Если намагниченность МЖ подчиняется закону Ланжевена, то относительная амплитуда АМЭ для "монодисперсного ферроколлоида может быть представлена в виде функции параметра ^=^0т*Н/к0Т (Полунин В. М. // Физ-матлит -2008):
т-к-щ)
(1)
гдеЦ& - функция Ланжевена; к'=дс2Ср'1; дз-р^др/дТ -
температурный коэффициент; с- скорость распространения звука в МЖ в отсутствие магнитного поля; Ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении и постоянной напряженности магнитного поля; т- — магнитный момент на-ночастицы; ^0=4л-10"7 Гн/м; Аго=1,38-10"23 Дж-К"1,' Л^ - динамический размагничивающий фактор, обусловленный возмущением намагниченности в центральном круговом сечении столбика МЖ при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности магнитного поля.
Для оценки N¿1 использовалась схема задачи, представленная на рис. 5. МЖ 1 заполняла стеклянный цилиндр 2, индикатором сигнала АМЭ служила узкая (по сравнению с длиной волны) измерительная катушка 3. В системе МЖ-цилиндрическая оболочка, возбуждалась система стоячих волн. Магнитное поле перпендикулярно оси цилиндра (оси Ъ). Возмущение намагниченности МЖ в фазе сжатия среды задано уравнением: ДЛ/ = ДА/т-собАТ. Введем новую переменную - параметр формы
\
N
/
V'2 л
: \ [
1— * 1
: 'УЛ / / У
; / : /
; ^ /
. л
/
\
Рис. 5. Схема задачи для оценки фактора Л^
И
-(-г))/е?=2г/^. Изменение намагниченности в цилиндре с координатами основания ±г вызывает приращение размагничивающего поля в нем: <Ш = -ЫсйМ = - Ы/ 2 • ИсШт ■ ^т(кРс1/2) ■<№, где Ис - размагничивающий фактор для магнетика в форме цилиндра, намагниченного в поперечном к его оси магнитном поле. Размагничивающий фактор зависит от параметра формы, т.е. Л^Д-Р), который может аппроксимироваться "зависимостью: ^=Ь'(]-е~ь'р). Коэффициенты Ь', Ъ"определялись по известными значениями (Тикадзуми С. // М.: Мир - 1983).
С учетом этого, для оценки N4 в пределах, ограниченных координатами г^+Х/Ь, получено:
Для модельного описания дисперсного состава магнитных частиц МЖ, полученного по результатам акустомагнитных измерений, было выбрано двухпа-раметрическое Г-распределение (РзЬешсИшкоу А. Р., МеИгоповЫп V. V., ЬеЪе-<1еу А. V. // .(МММ - 1996). Функция распределения определялась выражением:
хаехр(-х/х0) П )~ хГ1Г(а+\) ' { )
где Да+1)- гамма-функция, х- диаметр наночастицы, хо, а- параметры распределения:
(а + 5)3-«-5 _(п£) х3_ б(т.)
(а + 2)3-а-2 (т,)2' ° *М50(а + 1)(а + 2)(а + 3)' где (/я»2) - средний квадрат магнитного момента, (т.) - средний магнитный момент, Ме,о~ намагниченность насыщения дисперсной фазы (доя магнетита М50-480 кА/м).
На этой основе из формулы (1) получено выражение для относительной амплитуды АМЭ:
]ил)/(х-ук - *'К(Г2 -Ь,--^--;-• (4)
В предельных случаях формула (4) принимает вид:
где в - угол наклева начального участка зависимости fin(Н)> п - числовая плотность частиц,^ - начальная магнитная восприимчивость;
д , (1 + к')пк0Т , . (1 + к')кйТ
при #->со --L-Л-, откуда (m.) = 5>-(6)
M0MSH Vo-tgQ-
где Q - угол наклона участка кривой fiH(H~') при #->«.
Выражения (2)-(б) позволяют найти распределение нанодисперсной фазы
МЖ по размерам на основе результатов исследования АМЭ. Приближенное
значение намагниченности насыщения определялось из выражения:
= MStt ■ (рм ~ М%0 -tp/a, (7)
где а- коэффициент, связывающий значения объемной концентрации твердой и
магнитной фазы дисперсной системы (в расчетах принимаем а = 1,1).
Поскольку модель Ланжевена применима только для разбавленных ферро-
коллоидов, учет межчастичных взаимодействий в концентрированных МЖ
производился с использованием модифицированной модели эффективного поля
MMF2 (Ivanov А.О., Kuznetsova О. В. // Phys. Rev. Е. - 2001). Намагниченность
в рамках данной модели задается уравнениями:
.(8)
о кТ ч
Подставляя в зависимость (4) значение параметра определяемого из выражения (8), получим формулу для относительной амплитуды АМЭ в полидисперсной МЖ с учетом межчастичных взаимодействий:
= °-2-. (9)
Х + ^п^тЩ^-^ЛтсЬс о
Физические параметры частиц нанодисперсной фазы МЖ, рассчитанные с использованием выражения (9) на. основе АМЭ, представлены в таблице 2 для сравнения вместе с данными МГА. Средний диаметр магнитного ядра наноча-
стицы определялся по формуле (х)~х0(а+1), а величина дисперсии распреде-
ления наночасгиц по размерам - из выражения с=(а+1)
-II 2
Таблица 2
Образец МЖ1 МЖ2 МЖЗ МЖ4
Методика МГА АМЭ, 15035 Гц МГА АМЭ, 14869 Гц МГА АМЭ, 18970 Гц МГА АМЭ, 14839 Гц
<т.)-10",Ам2 2,2 1,9 3,8 1,3 4,2 1,4 4,0 0,9
(m?)-103S,(A-M2)3 8,7 12,6 22,3 5,4 25,9 8,3 25,5 5,6
{*}, нм 8,8 7,6 11,0 6,7 11,4 6,6 11,0 5,2
а 0,29 0,46 0,23 0,45 0,22 0,51 0,25 0,64
0,20
Рис.6. Распределение частиц МЖ 1 по размерам -----МГА, - -АМЭ,------АСМ
Кривые распределения частиц по размерам, полученные по данным АСМ, МГА и исследования на основе АМЭ (использовалась модель MMF2), представлены на рис. 6. Различие величины среднего диаметра частицы <дг)асм=11.6 нм, измеренного АСМ, и диаметром
магнитного ядра (х), определенного исследованием на основе АМЭ (табл. 2), по-видимому, объясняется наличием стабилизирующей оболочки и тонкого немагнитного слоя на поверхности магнитной частицы.
В среде N1 Lab View реали-2 -5 5 £ £ зован алгоритм построения кривой намагничивания МЖ по данным акустомагнитного эксперимента и теоретической зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины на-
0 50 100 .50 200 250 300 350 400 пряженности МаГШ1ТНОГО ПОЛЯ.
Рис.7. Кривая намагничивания МЖ1 (точки - эксперимент, кривая - расчет на основе данных АМЭ) Результаты построения в разра-
150 200 250 300 350 400
Рис. 8. Теоретическая зависимость амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля для МЖ1, точки - эксперимент
ботанной программе в сравнении с экспериментальными данными представлены на рис.7 и рис.8 соответственно.
Для образца МЖ1 из зависимости вязкости от величины н > кА^м магнитного поля получено, что отношение большей полуоси эллипсоидальной частицы к меньшей равно: 5=10,8. Сред-
ний диаметр частиц дисперсной фазы в образце МЖ1 (без учета стабилизационной оболочки), полученный по данным акустомагнитного эксперимента, равен (х)=7,6 нм. Объединяя эти результаты, можно оценить геометрические параметры магнитных наноагрегатов: длина малой полуоси эллипсоида вращения В={х) 5"1/3/2=3,4 нм, длина большой полуоси - Л =В'5=37 нм.
Использование акустомагнитной диагностики может быть полезным при получении образцов МЖ с заданными физическими свойствами. Методика исследования нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ совместно с другими методиками изучения их физических свойств позволит создать комплекс по управляемому синтезу МЖ с целью последующего применения их в качестве активных элементов в современных устройствах, в том числе в дозирующих и перекачивающих.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
1. Разработана методика, создана компьютеризированная экспериментальная установка для исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ в системе МЖ-цилиндрическая оболочка при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности магнитного поля.
2. Получено выражение для величины динамического размагничивающего фактора, обусловленного возмущением намагниченности в центральном круго-
вом сечении столбика МЖ в пределах одной стоячей волны при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности .магнитного поля.
3. Дано теоретическое описание зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля с учетом размагничивающего фактора, полидисперсности частиц и межчастичных взаимодействий.
4. На основе анализа зависимости относительной"амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля произведена оценка магнитных и геометрических параметров частиц нанодисперсной фазы МЖ и определено их распределение по размерам. Полученные данные .сопоставимы с результатами МГА и АСМ.
5. Расчетная кривая намагничивания, построенная с использованием результатов измерения АМЭ, находится в удовлетворительном согласии с экспериментальной кривой намагничивания, полученной на основе прямых измерений.
6. Для оценки геометрических параметров цепочечных наноагрегатов предложено объединить результаты зависимости вязкости и относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В рекомендованных ВАК научных журналах и изданиях:
1. Карпова, Г. В. Об одной колебательной системе с магнитожидкостным инерционно-вязким элементом [Текст] / Г. В. Карпова, В. М. Полунин, П. А. Ряполов [и др.] // Акуст. журн. - 2010. - Т. 56. - № 2. - С. 197-203.
2. Karpova, G.V. On the dissipation processes in the oscillating system with a magneto-liquid element [Text] / G.V. Karpova, A.N. Kutuev, P.A. Ryapoiov [et al.] // Magnetohydrodynamics - 2009. - V. 45. - № 1. - P. 85-94.
3. Kovarda, V. V. On the strength properties of the magnetic fluid membrane [Text] / V.V. Kovarda, P.A. Ryapoiov, S. S. Khotynyuk [et al.] // Magnetohydrodynamics. - 2007. - V. 43. -№ 3 - P. 333 - 344.
В других журналах и изданиях:
4. Карпова, Г. В. Гидроакустические преобразователи на основе дисперсных .сред с магнитными наночастицами [Текст] / Г.В. Карпова, В.М. Полунин, . П.А. Ряполов [и др.] // Труды IX Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». - СПб.: Наука, 2008. - С. 583 - 587.
5. Полунин В. М., Вибрационные методы в лекционном эксперименте [Текст] / В. М. Полунин, А. Н. Кутуев", П. А. Ряполов [и др.] // Вибрационные машины и технологии: сб. науч. тр. / Курск, гос. тех. ун-т. - Курск, 2008. - С. 890-896.
6. Полунин, В. М. Индикация вращательных колебаний магнитных наноча-етиц [Текст] / В.М. Полунин, П.А. Ряполов // Ультразвук и термодинамические . свойства вещества: сб. научн. тр.: Вып. 34-35. - Курск, 2008. - С. 130-137.
7. Карпова, Г.В., Некоторые особенности акустомагнитного эффекта в магнитной жидкости [Текст] 1 Г. В. Карпова, В.М. Полунин, П.А. Ряполов [и др.] // Сб. тр. 13 Международной Плесской конференции по нанодисперсным магнитным жидкостям. - Иваново, 2008. - С.100 - 107.
8. Полунин, В. М. Акустическая индикация вращательных колебаний магнитных наночастиц [Текст] / В.М. Полунин, В.М. Пауков, П.А. Ряполов И Матер. XX сессии Российского акустического общества. - Москва, 2008. - С. 108 -112.
9. Полунин, В. М. Влияние структуры магнитной жидкости на её реологические и акустические свойства [Текст] / В.М. Полунин, А.Н. Кутуев, П.А. Ряполов // Ультразвук и термодинамические свойства вещества: сб. научн. тр.: Вып. 36: матер. I Международной научной конференции «Актуальные проблемы молекулярной акустики и теплофизики» - Курск, 2008 - С. 150 - 154.
10. Полунин, В. М. Акустический анализ физических параметров нанодис-персных магнитных жидкостей [Текст] / В.М. Полунин, П.А. Ряполов // Сборник докладов IX Международной научной конференции «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкости». - СПб: COJIO, 2009.-С. 26-31.
11. Полунин, В. М. Результаты НИР в учебном процессе [Текст] / В. М. Полунин, П. А. Ряполов, С. С. Хотынюк [и др.] // Тезисы докладов Совещания заведующих кафедрами физики вузов России. - М., 2009. - С. 247-249..
12. Полунин, В. М. Акустический анализ физических параметров наночастиц магнитной жидкости [Текст] / В.М. Полунин, В.М. Пауков, П.А. Ряполов // Сборник научных трудов II Всероссийской научной конференции «Физико-химическйе и прикладные проблемы магнитных дисперсных" наносистем». -Ставрополь, 2009 - С. 85 - 92.
13. Полунин, В. М. Акустогранулометрия наночастиц магнитной жидкости [Текст] /В. М. Полунин, П. А. Ряполов // Известия КурскГТУ.. - Курск, 2009. -№3(28).-С. 29-36.
14. Пат. 2366903 Российская Федерация, МПК в 01 Б 11/00. Дозатор газа [Текст] / С.Г. Емельянов, В.М. Полунин, П.А. Ряполов [и др.]; заявитель и патентообладатель Курск, гос. тех. ун-т. - № 2008106301/28 ; заявл. 18.02.2008; опубл. 10.09.09, Бюл. № 25. -6с.: ил.
15. Ряполов, П. А. Акустометрический анализ дисперсного состава магнитных жидкостей [Текст] / П. А. Ряполов // Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и материалов: материалы Всерос. конф. с элементами научной школы для молодежи. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2009. - С. 144 — 148.
Подписано в печать ,02.2010г. Формат 60x84 1716. Печать офсетная. Печ.л. 1. Тираж 100 экз. Заказ Ж/ . Курский государственный технический университет. 305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ.
1.1 Методы синтезирования магнитных жидкостей.
1.2 Структура магнитной жидкости.
1.3 Методы исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ.
1.3.1 Магнитные измерения, модели намагничивания ферроколлоидов.
1.3.2 Исследование реологии МЖ.
1.3.3 Методы электронной и сканирующей зондовой микроскопии.
1.3.4 Анализ акустических параметров МЖ.
1.4 Выводы, цель и задачи исследования.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА.
2.1 Описание экспериментальной установки.j.
2.2 Методика исследования акустомагнитного эффекта.
2.3 Выбор оптимальных условий акустомагнитного эксперимента.
2.4 Методика измерения «вспомогательных» параметров исследуемых образцов, погрешность измерений.
2.5 Выводы.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Физические характеристики объектов исследования.
3.2 Учет размагничивающего поля в системе МЖ-цилиндрическая оболочка.
3.3 Результаты измерений зависимости амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.:.
3.4 Анализ параметров нанодисперсной фазы МЖ методами атомно-силовой микроскопии.
3.5 Выводы.
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
4.1 Теоретическая интерпретация зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
4.2 Расчет динамического размагничивающего фактора для случая ортогонального расположения векторов Н и к
4.3 Определение «предельных» магнитных и геометрических параметров наночастиц дисперсной фазы МЖ на основе АМЭ.;.
4.4 Учет полидисперсности частиц и межчастичных взаимодействий в зависимости Рн(Н).:.
4.5 Оценка физических параметров диспергированных наночастиц и дисперсного состава МЖ на основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
4.6 Алгоритм построения кривых намагничивания МЖ по данным акустического эксперимента.
4.7 Оценка геометрических параметров цепочечных наноагрегатов.
4.8 Выводы.
Актуальность проблемы. Создание магнитных жидкостей (МЖ) относится к числу достижений нанотехнологий. МЖ или ферроколлоиды - это коллоидные растворы ферро- или ферримагнитных наночастиц в немагнитной жидкости-носителе. Главной особенностью МЖ в сочетании с высокой текучестью является способность взаимодействовать с внешним магнитным полем. МЖ нашли широкое применение в современной технике в качестве сред с управляемыми физическими свойствами. Существующие методы изучения нанодисперсной фазы МЖ преимущественно основаны на измерении магнитной проницаемости (или восприимчивости) коллоида и ее частотной зависимости в переменных магнитных полях. Их применимость ограничена дисперсными системами с малой вязкостью. Методы электронной и сканирующей зондовой микроскопии позволяют исследовать образцы в отвердевшем состоянии (метод реплик), без изучения кинетических свойств ферро-частиц и процессов их агрегации, протекающих в МЖ при намагничивании. Поэтому физические параметры наноразмерной дисперсной фазы МЖ остаются недостаточно исследованными.
Актуальность исследований нанодисперсной фазы МЖ связана, прежде всего, с тем, что магнитные, электрические, реологические, акустические, оптические свойства этих уникальных сред определяются дисперсным составом коллоида и межчастичными взаимодействиями, которые во многом зависят от магнитных и геометрических параметров наночастиц и распределения их по размерам. i
В данной работе предусматривается исследование дисперсного состава, а также магнитных и геометрических параметров наночастиц МЖ на основе акустомагнитного эффекта (АМЭ). Сущность АМЭ заключается в излучении электромагнитной волны столбиком намагниченной МЖ при распространении в нем звуковых волн. В рамках рассматриваемой модели индуцируемая в измерительном контуре ЭДС пропорциональна амплитуде колебаний намагниченности жидкости, обусловленных главным образом колебаниями концентрации частиц нанодисперсной фазы. Смещение феррочастиц в данном случае осуществляется не вопреки, а благодаря вязкому трению окружающей частицу жидкой матрицы, что расширяет применимость метода на основе АМЭ на коллоидные системы практически с любой вязкостью дисперсионной среды.
Полученные результаты могут иметь значение для нескольких областей физической науки, в частности, физики конденсированного состояния. Важно отметить, что такого рода исследования способствуют расширению области применения МЖ в качестве активных элементов различных устройств и приборов.
Целью диссертационной работы является экспериментальное исследование дисперсного состава, магнитных и геометрических параметров наноча-стиц магнитной жидкости на основе акустомагнитного эффекта.1 Задачи исследования;
- разработать на основе АМЭ методику исследования и создать компьютеризированную экспериментальную установку для изучения физических параметров нанодисперсной фазы МЖ, в которой с помощью многофункционального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) будет осуществляться фильтрация полученного сигнала и разложение его в спектр для контроля уровня помех, а также определяться частота и амплитуда АМЭ; i
- измерить зависимость величины амплитуды АМЭ от напряженности магнитного поля в образцах МЖ с различной концентрацией магнитной фазы;
- определить величину динамического размагничивающего фактора, характеризующего возмущение напряженности магнитного поля в центральном круговом сечении столбика МЖ в пределах одной стоячей волны при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности магнитного поля;
- дать теоретическое описание наблюдаемой зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля с использо ванием моделей намагничивания МЖ, учитывающих полидисперсность частиц и межчастичные взаимодействия;
- оценить магнитные и геометрические параметры наночастиц и получить их распределение по размерам на основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля;
- предложить алгоритм построения кривых намагничивания МЖ по данным исследования зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
Научная новизна диссертации:
1. Создана компьютеризированная экспериментальная установка и разработана методика исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ.
2. Дана теоретическая интерпретация зависимости амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля с учетом динамического размагничивающего фактора, полидисперсности частиц и межчастичных взаимодействий.
3. Произведена оценка магнитных и геометрических параметров частиц нанодисперсной фазы МЖ и получено их распределение по размерам на основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
4. Предложен новый вариант построения кривых намагничивания МЖ на основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля.
Автор выносит на защиту: 1. Методику и компьютеризированную экспериментальную установку для исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности магнитного поля.
2. Экспериментально полученные зависимости амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля в исследованных образцах МЖ.
3. Данные о дисперсном составе МЖ и физических параметрах диспергированных наночастиц, полученные на основе АМЭ.
4. Алгоритм построения кривых намагничивания МЖ по данным исследования зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля и результаты, полученные на его основе.
Достоверность экспериментальных исследований подтверждается: использованием поверенной измерительной техники и высокоточного аналого-цифрового преобразователя, обеспечивающего компьютерную обработку результатов эксперимента; совпадением данных нескольких независимых между собой экспериментов, проведенных на одних и тех же образцах; удовлетворительным согласованием между данными, полученными на основе измерения относительной амплитуды АМЭ и с использованием традиционных методик (магнитогранулометрии (МГА) и атомно-силовой микроскопии (АСМ)).
Практическая значимость работы заключается в том, что на основе полученных результатов может быть создан новый метод исследования дисперсного состава МЖ и определения физических параметров магнитных наночастиц, дополняющий существующие методы. i
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на Научно-технической конференции «Вибрация 2008» (Курск, 2008); IX Всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» (Санкт- Петербург, 2008); 13 Международной Плесской конференции по на-нодисперсным магнитным жидкостям (Иваново, 2008); XX сессии Российского акустического общества (Москва, 2008); I Международной научной конференции «Актуальные проблемы молекулярной акустики и теплофизики» (Курск, 2008); IX Международной научной конференции «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкости», (Санкт-Петербург, 2009); II Всероссийской научной конференции «Физикохимические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» (Ставрополь, 2009 г.); I Всероссийской конференции «Проблемы механики и акустики сред с микро- и наноструктурой: Наномех-2009» (Нижний Новгород, 2009); Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и материалов» (Белгород, 2009).
Публикации. Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в 15 работах, из них 3 - в рекомендованных ВАК научных журналах.
Исследования, представленные в диссертации, выполнены при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гранты ФАО НК-387П, НК-410П), АВЦП "Развитие научного потенциала высшей школы" (мероприятие 1 Тематический план ФАО 2009, тема № 1.8.09.).
Личный вклад автора. Разработана методика и создана компьютеризированная экспериментальная установка для исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ; выполнен весь объем экспериментальных исследований; по результатам акустомагнитных измерений построены кривые распределения частиц по размерам и кривые намагничивания МЖ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 120 страницах, содержит 32 рисунка, 5 таблиц и 132 наименования цитируемой литературы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
1. Разработана методика, создана компьютеризированная экспериментальная установка для исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ в системе МЖ-цилиндрическая оболочка при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности магнитного поля.
2. Получено выражение для величины динамического размагничивающего фактора, обусловленного возмущением намагниченности в центральном круговом сечении столбика МЖ в пределах одной стоячей волны при взаимно перпендикулярной ориентации векторов колебательной скорости и напряженности магнитного поля.
3. Дано теоретическое описание зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля с учетом размагничивающего фактора, полидисперсности частиц и межчастичных взаимодействий.
4. На основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля произведена оценка магнитных и геометрических параметров частиц нанодисперсной фазы МЖ и определено их распределение по размерам. Полученные данные сопоставимы с результатами МГА и АСМ.
5. Расчетная кривая намагничивания, построенная с использованием результатов измерения АМЭ, находится в удовлетворительном согласии с экспериментальной кривой намагничивания, полученной на основе прямых измерений.
6. Для оценки геометрических параметров цепочечных наноагрегатов предложено объединить результаты зависимости вязкости и относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля. I
БЛАГОДАРНОСТИ
Считаю своим приятным долгом выразить сердечную благодарность моему научному руководителю профессору В.М. Полунину за внимательное руководство работой, а также профессору КурскГТУ Г. Т. Сычеву, зав. лабораториями кафедры физики В. М. Паукову и сотрудникам кафедры физики КурскГТУ за оказанную мне помощь в проведении эксперимента и обсуждение полученных результатов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе впервые произведено исследование физических параметров нанодисперсной фазы МЖ на основе анализа зависимости амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля. Получены выражения для оценки «предельных» значений магнитных и геометрических параметров наночастиц. Предложена методика определения дисперсного состава МЖ с использованием результатов измерения относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля. Произведено сравнение полученных результатов с данными магнитогранулометрии и атомно-силовой микроскопии. Представлен алгоритм построения кривых намагничивания МЖ по данным акустического эксперимента.
Использование акустомагнитной диагностики может быть полезным при получении образцов МЖ с заданными физическими свойствами. Методика исследования нанодисперсной фазы МЖ на основе АМЭ совместно с другими методиками изучения их физических свойств позволит создать комплекс по управляемому синтезу МЖ с целью последующего применения их в качестве активных элементов в современных устройствах, в том числе в дозирующих и перекачивающих [132]. i I
1. Шлиомис, М.И. Магнитные жидкости Текст. / М.И. Шлиомис // Успехи физ. наук, 1974. -Т. 112. -№ 3. -С. 427 459.
2. Фертман, В.Е. Магнитные жидкости — естественная конвекция и теплообмен Текст. / В.Е. Фертман // Минск: Наука и техника, 1978. 206 с.
3. Гогосов, В.В. Гидродинамика намагничивающихся жидкостей Текст. / В.В. Гогосов, В.А. Налетова, Г.А. Шапошникова // Итоги науки и техники. Сер. Механика жидкости и газа. М.: ВИНИТИ, 1981. С. 210.
4. Patent № 3215572 US МРК Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles Текст. / S.S. Pappell, 1965.
5. Розенцвайг, Р.Э. Феррогидродинамика Текст. / Р.Э. Розенцвайг // Успехи физ. наук, 1967. Т. 92. - № 2. - С. 339 - 343.
6. Бибик, Е.Е. Достижения в области получения и применения ферромагнитных жидкостей Текст. / Е.Е. Бибик, О.В. Бузунов // М.: ЦНИИ Электроника, 1979. С. 60. i
7. Бибик, Е.Е. Приготовление феррожидкости Текст. / Е.Е. Бибик // Кол-лоидн. журн., 1973. Т.35. - № 6. — С. 1141 - 1142.
8. Elmore, W.C. Ferromagnetic Colloid for Studying Magnetic Structures // The Physical Review.,1938. V.54. -N4. - P. 309-310.
9. Грабовский, Ю.П. Некоторые вопросы стабилизации магнитных жидкостей в углеводородных средах // Сб. науч. трудов 11ой Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004. С. 8-13.
10. Краков, М.С. К вопросу об устойчивости магнитных коллоидов и их максимальной намагниченности Текст. / М.С. Краков, Н.П. Матусевич // Магнитные жидкости: научные и прикладные исследования. Минск: АН БССР. ИТМО, 1983. С. 3 - 11.
11. Михайлов, И.Г. Основы молекулярной акустики Текст. / И.Г. Михайлов, В.А. Соловьев, Ю.П. Сырников //М.: Наука.,1964. С. 514.
12. Браун, У.Ф. Микромагнетизм Текст. / У.Ф. Браун // М: Наука, 1979. -С. 160.
13. Kittel, С. Theory of the Structure of Ferromagnetic Domain in Films and Small Particles Text. / C. Kittel // The Physical Review, 1946. V.70. -N11-12.-P. 965-971.
14. Neel, L. Le champ coercitif d'une pondre ferromagnetique cubique a juin grains anisotropes Text. / L. Neel // Academia des science. Comptes rendus, 1947. V.224. — N22. — P. 1550-1551.
15. Neel, L. Proprietes d'une pondre ferromagnetique cubique a grains fines Text. / L. Neel// Academia des science. Comptes rendus, 1947. V.224. -N21.-P. 1488-1492.
16. Stoner, E.C. A Mechanism of Magnetic Hysteresis in Heterogeneous Alloys Text. / E.C. Stoner, E.P. Wohlfarth // Phylosophical Transactions of the Royal Society of London, 1949. - V.240. - N826. - P. 599-642.
17. Фертман, B.E. Магнитные жидкости: Справочное пособие Текст. / В.Е. Фертман // Мн: Высш. шк., 1988. С. 184.
18. Tasaki, A. Magnetic Properties of Ferromagnetic Metal Fine Particles Prepared by Evaporation in Argon Gas Text. / A.Tasaki, S. Tomiyama // Japanese Journal of Applied Physics, 1965. V.4.-N10.-P. 707-711.
19. Tokada, T. Magnetic Properties of a-Fe304 Fine Particles Text. / T. Tokada, N. Yamamoto, T. Shinjo // Bulletin of the Institute for Chemical Research Kyoto University, 1965. V.43. -N4-5. - P. 406-415.
20. Варламов, Ю.Д., Исследование процессов структурообразования в магнитных жидкостях Текст. / Ю.Д. Варламов, А.Б. Каплун // Магнитная гидродинамика, 1983. №1. - С. 33-39.
21. Скибин, Ю.Н. Влияние агрегатирования частиц на экстинцию и дихроизм магнитных жидкостей Текст. / Ю.Н. Скибин // Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 66-74.
22. Peterson, Е.А., Reversible Fluid Induced Agglomeration in Magnetic Colloids Text. / E.A. Peterson, D.A. Krueger // J. Cool. Inter. Sci., 1977.1. V.62.-N1.-P. 24.
23. De Gennes, P.G. Pair Correlation in a Ferromagnetic Colloids Text. / P.G. De Gennes, P.A. Pincus // Phys. der Konden. Materie, 1970. V.l 1. - N3. -P. 189-198.
24. Канторович, C.C. Цепочечные агрегаты в полидисперсных феррожидкостях Текст. / С.С. Канторович // Сб. науч. трудов 11ой Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004. — С. 27-32.
25. Лахтина, Е.В. Дисперсия магнитной восприимчивости и микроструктура магнитной жидкости Текст. / Е.В. Лахтина, А.Ф. Пшеничников // Сб. науч. трудов 11ой Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004. С. 33-37.
26. Пшеничников, А.Ф. Низкотемпературное поведение магнитных жидкостей Текст. / А.Ф. Пшеничников, А.В. Лебедев // Сб. науч. трудов 11ой Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004. С. 75-80.
27. Налетова, В.А. Намагничивающиеся полидисперсные суспензии в однородном магнитном поле Текст.: автореф. дис. . д-ра физ.-мат. наук./ Налетова Вера Арсеньевна М., 2004. — С. 31.
28. Бибик, Е.Е., Достижения в области получения и применения ферромагнитных жидкостей Текст. / Е.Е. Бибик, О.В. Бузунов // М.: ЦНИИ Электроника, 1979. С. 60.
29. Бибик, Е.Е. Эффекты взаимодействия частиц в дисперсных ферромагнетиках Текст.: дис. . д-ра хим. наук. / Бибик Ефим Ефимович Л.: ЛТИ, 1971.-С.
30. Соколова, Е.А. Самогрануляция магнитотвёрдых материалов в жидких средах Текст.: автореф. дис. . канд физ.-мат. наук. / Соколова, Е.А. -Л., 1973.-С. 19.
31. Менделеев, B.C. Магнитные свойства феррожидкостей с цепочечными агрегатами Текст.: автореф. дис. . кандидата физ.-мат. наук. / Менделеев Валентин Сергеевич Екатеринбург, 2009. - С. 19.
32. Cowley M.D. The interfacial stability of a ferromagnetic fluid Text. / M.D. Cowley, R.E. Rosensweig // J. Fluid Mech., 1967. V.80. —N4. - P. 671688.
33. Цеберс, A.O. Магнитостатические неустойчивости в плоских слоях намагничивающихся жидкостей Текст. / А.О. Цеберс, М.М. Майоров // Магнитная гидродинамика, 1980. №1. - С. 27-35.
34. Чечерников, В.И. Магнитные измерения Текст. / В.И. Чечерников // М.: МГУ, 1969.-С. 387.
35. Langevin, P. Sur la theorie du magnetisme Text. / Langevin P. // J. de Psysique, 1905 Vol. 4 - P. 78.
36. Федоренко, А. А. Динамика магнитных жидкостей в скрещенных магнитных поля Текст.: дис. . кандидата физ.-мат. наук. / Федоренко Андрей Анатольевич — Пермь, 2007. — С. 133. 1
37. Морохов, И.Д., Физические явления в ультрадисперсных средах Текст. / И.Д. Морохов, Л.И. Трусов, В.Н. Лаповок // М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 224.
38. Пшеничников, А.Ф. Магнитогранулометрический анализ ферроколлои-дов Текст. /А.Ф. Пшеничников, А.В. Силаев, Л.А. Авдеева // Приборы и методы измерения физических параметров ферроколлоидов. Свердловск: УрО АН СССР, 1991. С. 3. :
39. Пшеничников, А.Ф. Влияние температуры на расслоение полидисперсных магнитных жидкостей Текст. / А.Ф. Пшеничников, И.Ю. Шурубор // Магитная гидродинамика, 1988. № 4. - С. 29 - 32.
40. Бузмаков, В.М. Двойное лучепреломление в концентрированных фер-роколлоидах Текст. / В. М. Бузмаков, А.Ф. Пшеничников // Коллоидный журнал, 2001. Т. 63, - С. 305 -312. i
41. Блум, Э.Я. Магнитные жидкости Текст. / Э.Я. Блум, М.М. Майоров, А.О. Цеберс // Рига: Зинатне, 1989. С. 386.
42. Пацегон, Н.Ф. Термодинамические модели структурирования намагничивающихся сред Текст. / Н.Ф. Пацегон // Магнитная гидродинамика, 1991.-№3.-С. 10-16.
43. Cebers, А.О. Thermodynamic stability of magnetofluids Text. / A.O. Cebers // Magnetohydrodynamics, 1982. Vol. 18. - N2. - P. 51-53.
44. Sano, K. Theory of agglomeration of ferromagnetic particles in magnetic fluids Text. / K. Sano, V. Doi // J.Phys.Soc.Japan. 1983. Vol. 52. - № 8. - P. 2810-2815.
45. Бибик, E.E. Некоторые эффекты взаимодействия частиц при течении феррожидкостей в магнитном поле Текст. / Е.Е. Бибик // Магнитная гидродинамика, 1973 № 3. — С. 25 -32.
46. Rosensweig, R. Ferrohydrodynamics Text. / R. Rosensweig // Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1985. P. 360.
47. Лебедев, A.B. Экспериментальное исследование температурной зависимости намагниченности феррожидкости Текст. / А.В. Лебедев // Структурные свойства и гидродинамика магнитных коллоидов. Свердловск, 1986.-С. 22-24.
48. Wertheim, M.S. Extract solution for mean spherical model for fluids of hard spheres with permanent electric dipole moment Text. /M.S. Wertheim // J. Chem. Phys., 1971. Vol. 55. -№ 9. - P. 4291 - 4298.
49. Морозов, К.И. Термодинамика магнитных жидкостей //К.И. Морозов // Изв. АН СССР, сер. физическая, 1987. -Т.51. -№ 6. С. 1073 - 1080.
50. Morozov, К. I. The effects of magneto-dipole interactions on the magnetization curve of ferrocolloids Text. / K.I. Morozov, A.V. Lebedev // J. Magn. Magn. Mater., 1990. Vol.155 - P. 51-53.
51. Pshenichnikov, A.F. Magneto-granulometric analysis of concentrated ferrocolloids Text. / A.F. Pshenichnikov, V.V. Mekhonoshin, A.V. Lebedev // J. Magn. Magn. Mater., 1996. Vol. 161. - P. 94-162.
52. Иванов А. О. Магнитостатические свойства умеренно концентрированных ферроколлоидов Текст. / А.О. Иванов // Магнитная гидродинамика, 1992.-№ 4. С. 39-46.
53. Buevich, Yu.A., Equilibrum properties- of ferrocolloids Текст. / Yu.A. Buevich, A.O. Ivanov // Physica A., 1992. Vol. 190. - N 34. - P. 276 - 294.
54. Зубарев, А.Ю. Магнитостатические свойства ферроколлоидов вблизи критической точки фазового расслоения Текст. / А.Ю.Зубарев, А.О. Иванов // Магнитная гидродинамика, 1992. — № 4. — С. 39 46.
55. Иванов А. О. Фазовое расслоение магнитных жидкостей Текст.: дисс. доктора физ.-мат. наук. / Иванов Алексей Олегович — Екатеринбург, 1998.-С. 295.
56. Ivanov, A.O. Magnetic properties of dense ferrofluids: an influence of inter-particle correlations Text. / A.O. Ivanov, O.B. Kuznetsova // iPhys. Rev. E., 2001. Vol. 64. - P. 041405-1-041405-12.
57. Чеканов, B.B. Изменение намагниченности магнитной жидкости при образовании агрегатов Текст. / В.В. Чеканов, В.И. Дроздова, П.В. Ну-цубидзе, Т.В. Скроботова, А.В. Черемушкина // Магнитная гидродинамика, 1984. — № 1. — С. 3-9.
58. Диканский, Ю.И. Исследование магнитных свойств феррожидкости в постоянном однородном магнитном поле Текст. / Ю.И. Диканский, Н.Г. Полихрониди, В.В. Чеканов // Магнитная гидродинамика, 1981. — № 3. — С.118-120. ;
59. Чеканов, В.В. Возникновение агрегатов как фазовый переход в магнитных коллоидах Текст. /В.В. Чеканов // Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. - С.42-49.
60. Barci, J.C. Study of the deformation of ferrofluid droplets in a magnetic field Text. / J.C. Barci, D. Salin, R. Massart // J. Phys. (Lettres), 1982. — T.43. — №6.— P. 179-184.
61. А. с. 1383839 СССР МКИ G 01 R 33/12. Способ определения магнитных моментов ферромагнитных частиц в магнитной жидкЬсти Текст. / М.И. Шлиомис, Б.И. Пирожков. — опубл 23.03.87, Бюл №11.
62. Пшеничников, А.Ф. Квазиравновесное поведе-ние концентрированных ферроколлоидов в скрещенных магнитных полях Текст. /А.Ф. Пшеничников, А.А. Федоренко, Б.И.Пирожков // Вестн. Перм. ун-та., 2002.1. Вып. 4. —С.85-89.
63. Pshenichnikov, A.F. Chain-like aggregates in magnetic fluids Text. / A.F. Pshenichnikov, A.A. Fedorenko // J. Magn. Magn. Mater., 2005. —Vol. 292.1. P.332-344 i
64. Zubko, V.I. Text. / V.I. Zubko, A.I. Lesnikovich, D.V. Zubko, S.A. Vo-robyova, G.N. Sitsko // Magnetohydrodynamics, 2007. Vol. 43, № 4. - P. 459-465.
65. Sachs, S.B. Text. / S.B. Sachs, K.S. Spiegler // J. of Physical Chemistry. -Vol. 68. - 1964. - P. 1214-1222.
66. Бибик, Е.Е. Влияние взаимодействия частиц на свойства Iферрожидкостей Текст. / Е.Е. Бибик // Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 3 - 21.
67. Muller, H.W. Sound damping in feirofluids: Magnetically enhanced com-pressional viscosity. Текст. / H.W. Muller //Physical review !E 67. 031201, 2003.-P. 1-5. :
68. Rosensweig, R.E. Viscosity of Magnetic Fluid in a Magnetic Field Текст. / R.E. Rosensweig, R. Kaiser, G. Miskolezy // Journal of Colloid and Interface Sience, 1969. V.29. -№ 4. - P.680-686.
69. Шлиомис, М.И. Эффективная вязкость магнитных суспензий Текст. / М.И. Шлиомис // ЖЭТФ, 1971. -№ 6 (12). С.2411-2418.
70. Einstein, A. Ann. D Phys. Текст. / A. Ann. Einstein // 1906. № 12. -P.292.
71. Vand, V. Viscosity of solution and suspensions Text. / V. Vand // J. Phys. Coll. Chem., 1948. V.52.-N2.-P.227-299.
72. Бузмаков, B.M. О концентрационной зависимости вязкости магнитных жидкостей Текст. / В.М. Бузмаков, А.Ф. Пшеничников // Магнитная гидродинамика, 1991. -№1. — С. 18-22.
73. Зубарев, А.Ю. Динамические свойства умеренно- концентрированных магнитных жидкостей Текст. / А.Ю. Зубарев, А.В. Юшков // ЖЭТФ, 1998. Т.114. - вып.З (9). - С.892-909.
74. Бибик, Е.Е. Взаимодействие частиц в феррожидкостях Текст. / Е.Е. Би-бик // Сб. Физические свойства и гидродинамика дисперсных ферромагнетиков. Свердловск, УНЦ АН СССР, 1977.
75. Кранкалнс, Г.Е. Температурная зависимость физических i свойств магнитной жидкости Текст. / Т.Е. Кранкалнс, М.М. Майоров, В.Е. Фертман // Магнитная гидродинамика, 1982. №2. - С.38-42.
76. Берковский, Б.М. Вискозометрический метод для магнитных жидкостей Текст. / Б.М. Берковский, Н.И. Иванова, Б.Э. Кашевский // Магнитная гидродинамика, 1984. №2. - С.3-10.
77. Karpova, G.V. On the dissipation processes in the oscillating! system with a magneto-liquid element Text. / G.V. Karpova, A.N. Kutuev, P.A. Ryapolov, V.M Polunin., E.K. Zubarev, V.V. Kovarda // Magnetohydrodynamics, 2009. Vol. 45. - No. 1. - P. 85-94.
78. Налетова, B.A. Исследование течения магнитной жидкости в трубе с учетом анизотропии жидкости в магнитном поле Текст. / В.А. Налетова., Ю.М. Шкель // Магнитная гидродинамика, 1987. — № 4. С. 51-57.
79. Майоров М.М. Экспериментальное исследование внутренних вращений и микроскопического строения магнитной жидкости Текст. / М.М. Майоров // Всесоюзный симпозиум Гидродинамики и теплофизика магнитных жидкостей. -Рига, 1980. С.53 - 60.
80. Rasa, M. В. Atomic Force Microscopy and Magnetic Force Microscopy Study of Model Colloids. Text. / M. B. Rasa, W. M. Kuipers, A. P. Philipse // Journal of Colloid and Interface Science, 2002. V. 250. - P. 303-315.
81. Villarrubia, J. S. Text. / J. S. Villarrubia // J. Res. Natl. Inst. Stand. Tech-nol., 1997. Vol. 425. - P. 102.
82. Полунин, В.М. Акустические эффекты в магнитных жидкостях Текст. / В.М. Полунин //М: ФИЗМАТЛИТ, 2008. С 207.
83. Полунин, В.М. Акустическая дисперсия в магнитожидкостном интерферометре Текст. / В.М. Полунин, И.Е. Дмитриев // Магнитная гидродинамика, 1998.-Т.ЗЗ.-№1.-С. 96-99. :
84. Polunin, V.M. On the АМЕ character in a magnetic liquid poured in a cylindrical container Текст. / V.M. Polunin, A.G. Besedin, I.E. Dmitriev // Mag-netohydrodynamics, 2001. Vol. 37. - No. 4. - P. 427-431.
85. Полунин, В.М. Модуляция ультразвукового импульса намагниченным магнитным коллоидом Текст. / В.М. Полунин, А.В. Карелин // Акустический журнал, 2003. Т.49. -№5. - С. 711-713.
86. Полунин, В.М. Акустические эффекты в неэлектропроводных магнитных жидкостях Текст. / В.М. Полунин // Дисс. докт.физ.-мат.н: ЛГУ. Ленинград, 1989. С. 376.
87. Аксенова, Т.И. Диагностика качества магнитных жидкостей и рациональное использование природных ресурсов Текст. / Т.И. Аксенова, В.М. Полунин, Л.И. Рослякова, А.А. Чернышева // Материалы науч.-практ. конференции. Курск, 1995. С. 119-121.
88. Пацегон, Н.Ф. Анизотропия акустических характеристик магнитной жидкости Текст. / Н.Ф. Пацегон, Л.Н. Попова // Магнитная гидродинамика, 1995. -Т.31. -№1-2. -С.116-124.
89. Ландау, Л.Д. Собрание трудов Текст. / Л.Д. Ландау // Т.2. М., 1969. С. 450.
90. Chung, D.Y. Ultrasonic velocity anisotropy in ferrofluids under the influence of a magnetic field Text. / D.Y. Chung, W.E. Isler // J. Appl. Phys., 1978.
91. V.49. — № 3. — P.l809-1811.
92. Chung, D.Y. Magnetic field dependence of ultrasonic response times in fer-rofluids Text. / D.Y. Chung, W.E. Isler // IEEE Trans. Magn., 1978. V.14. -№ 5. -P. 984-986.
93. Полунин, В.М. Релаксация намагниченности и распространение звука в магнитной жидкости Текст. / В.М. Полунин // Акуст. журн., 1983. Т. 29.-№6. -С. 820-823.
94. Полунин, В.М. Наблюдение возмущений намагниченности при распространении звука в магнитной жидкости Текст. / В.М. Полунин, Е.В. Пьянков // Магнитная гидродинамика, 1984. — № 1. — С. 126-127.
95. Лукьянов, А.Е. Возбуждение волн намагниченности в ферромагнитной жидкости Текст. / А.Е. Лукьянов, В.В. Соколов, Б.А. Шустов // Всесо-юзн. конф. по физике магнитных явлений. Тула: ТГПИ, 1983. - С. 254.
96. Пирожков, Б.И. Релаксационное поглощение звука в ферросуспензии Текст. / Б.И. Пирожков, М.И. Шлиомис // Матер. 9 Всесоюзн. акуст. конф. Секция Г. М.: Наука, 1977. - С. 123-126.
97. Полунин, В.М. О магнитоупругом преобразовании в намагниченной магнитной жидкости Текст. / В.М. Полунин, Е.В. Пьянков, И.П. Егунов // Тез. докл. 5 Всесоюзн. конф. по магнитным жидкостям. — М.: ИМ МГУ, 1988. Т. 2. - С. 46-47.
98. Полунин, В.М. Исследование вибрационных и звуковых колебаний вмагнитной жидкости, заполняющей трубу Текст. / В.М. Полунин и др. // Сб. тр. XVI сессии РАО. — М.: ГЕОС, 2005. Т. 1. - С. 137-140.
99. Полунин, В.М. Исследование магнитожидкостного преобразователя упругих колебаний Текст. / В.М. Полунин и др. // Сб. науч. тр. 11-й Меж-дунар. Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004.-С. 315-320. :
100. Полунин, В.М. Экспериментальное исследование магнитожидкостного преобразователя Текст. / В.М. Полунин и др. // Сб. тр. 15 Сессии Росс, акуст. общ. — М.: ГЕЛИОС, 2004. Т. 2. - С. 37-40.
101. Полунин, В.М., О магнитоупругом преобразовании в магнитной жидкости Текст. / В.М. Полунин, В.А. Зрайченко, Е.В. Пьянков и др.// Магн. Гидродинамика, 1988. -№3. С. 128-130.
102. Ряполов, А.Н. Прохождение ультразвука через ферросуспензию Текст. / А.Н. Ряполов, В.М. Полунин, П.А. Ряполов.// Сб. тр. 13 международной плесской конференции по нанодисперсным магнитным жидкостям, Иваново, 2008. С.94-99.
103. Полунин, В.М. Индикация вращательных колебаний магнитных нано-частиц Текст. / В.М. Полунин, П.А. Ряполов.//Ультразвук и термодинамические свойства вещества, сборник трудов Вып. 34-35, Курск, 2008.-С. 130-137.
104. Полунин В.М. Акустическая индикация вращательных колебаний магнитных наночастиц Текст. / В.М. Полунин, В.М. Пауков, П.А. Ряполов. // Материалы XX сессии Российского акустического общества, Москва, 2008.-С. 108-112. 1
105. Полунин, В.М. Влияние структуры магнитной жидкости на её реологические и акустические свойства Текст. / В.М. Полунин, А.Н. Кутуев, П.А. Ряполов. // Ультразвук и термодинамические свойства вещества, сборник трудов Вып. 36, Курск, 2008. С. 150-154
106. Рэлей, Дж.У. Теория звука Текст. / Дж.У. Рэлей — М.: ГИТТЛ, 1955. -Т. 2.-С. 475.
107. Лепендин Л.Ф. Текст. / Л.Ф. Лепендин // Акустика. — М.: Высш. шк., 1978.-С.448.
108. Gaititis, A. Formation of the hexaganal pattern on the surface of a ferromagnetic fluid in an applied magnetic field Text. / A. Gaititis // J. Fluid Mech., 1977. V. 82. - №3. - P. 401-^113. i
109. Полунин, В.М. О некоторых особенностях возмущения намагниченности магнитной жидкости звуком Текст. / В.М. Полунин, Е.В. Пьянков,
110. A.В. Авилов // Магн. гидродинамика, 1986. №1. - С. 40-44.
111. Полунин, В.М. Ферросуспензия в качестве жидкого магнита Текст. /
112. B.М. Полунин // Магнитная гидродинамика, 1979. №3. - С.33-37.
113. Полунин В.М. Об остаточной намагниченности ферросуспензии Текст. / В.М. Полунин // Магнитная гидродинамика, 1978. №3. - С. 129-131.
114. Химический энциклопедический словарь. //М.: Сов. Энциклопедия, 1983.-С 792.
115. Кикоин К. Таблицы физических величин. // Справочник. М.: Атомиз-дат, 1976.-С. 1008. I
116. Химические реактивы и препараты (справочник). // М. Л.: ГНТИХЛ, 1953.-С. 670.
117. Упругие свойства магнитожидкостных уплотнений Текст. / Карпова,
118. Г.В. Карпова, и др. ; Курский гос. техн.ун-т. М., 2001, 9.02.01, С. 14 Деп. в ВИНИТИ № 344 .
119. Polunin, V.M. Acoustic phenomena in magnetic colloids Text. / V.M. Polunin, N.M. Ignatenko, V.A. Zraichenko // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. North Holland, 1990. №85. - P. 141-143.
120. Joseph, R.J. Ballistic demagnetizing factor in uniformly magnetized cylinders Text. / R.J. Joseph // J. of Applied Physics., 1966. V. 37. - № 13. -P. 4639-4643.
121. Besedin, A.G. On the AME character in a magnetic liquid poured in a cylindrical container Text. / A.G. Besedin, I.E. Dmitriev, V.M. Polunin, E.B. Postnikov // Magnetohydrodynamics, 2001. V. 37. - № 4. - P. 427-431.
122. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные свойства вещества Текст. / С. Тикадзуми // М.: Мир, 1983. С. 304.
123. Полунин, В. М. Результаты НИР в учебном процессе Текст. / В. М. Полунин, П. А. Ряполов, С. С. Хотынюк [и др.] // Тезисы докладов Совещания заведующих кафедрами физики вузов России. М., 2009. - С. 247-249.
124. Полунин, В.М. Акустогранулометрия наночастиц магнитной жидкости Текст. / В.М. Полунин, П.А. Ряполов. // Известия КурскГТУ, Курск, 2009. № 3(28). -С. 29-36.
125. Ivanov А.О. Magnetogranulometric Analysis of Ferrocolloids:. Second-Order
126. Modified Mean Field Theory Text. / A.O. Ivanov, O.B. Kuznetsova // Kol-loidnyi Zhumal, 2006. Vol. 68. - No. 4. - P. 472-483.
