Динамические структуры в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при воздействии электрического поля тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ
|
Ястребов, Сергей Сергеевич
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Ставрополь
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.13
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
Ястребов Сергей Сергеевич
ДИНАМИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ В ТОНКОМ СЛОЕ МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОЛЛОИДА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
01 04 13 — Электрофизика, электрофизические установки
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Ставрополь 2008 г
003 164560
003164560
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет»
Научный руководитель: доктор технических наук,
профессор Кожевников Владимир Михайлович
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,
профессор Соколов Виктор Васильевич
Защита состоится 15 февраля в 1630 часов на заседании диссертационного совета Д 212 256 08 при Ставропольском государственном университете по адресу 355009, г Ставрополь, ул Пушкина, д 1,ауд 214
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ставропольского государственного университета.
Автореферат разослан « >Ц » января 2008 года
Ученый секретарь
доктор физико-математических наук, профессор Дроздова Виктория Игоревна
Ведущая организация: Курский государственный
технический университет (г. Курск)
диссертационного совета
Копыткова Л Б
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы Работа посвящена исследованию процессов формирования динамических структур в тонком слое ма1 нитодиэлектриче-ского коллоида под действием электрического поля Коллективное поведение частиц, выражающееся в образовании различных динамических структур, характерно для мнотих дисперсных систем, при получении ими притока энергии извне в результате воздействия механической силы, магнитного или электрического погя Особенный интерес вызывает поведение таких систем с частицами малых размеров, когда традиционные механические способы воздействия на частицы оказываются малоэффективными При применении дисперсных систем в промышленности во многих случаях используются их слои и пленки различной толщины Однако является известным факт, что свойства вещества в случае тонких пленок отличаются от свойств объема из-за проявления размерных эффектов В связи с этим, исследование коллективного поведения частиц в тонких слоях дисперсных систем при проявлении размерных эффектов, представляют как научный, так и практический ите-рес Важным также является получение информации об изменении состояния тонкого слоя дисперсной системы в случае возникновения пеоднородностеи по каким — либо физическим параметрам и влиянии особенностей коллективного поведения частиц в системе на ее физические свойства
Высокая стабильность магпитодиэлектрического коллоида при отсутствии внешних воздействий, малые размеры частиц (порядка 10 нм) и их эффективное взаимодействием с электромагнитным полем позволяет исследовать общие закономерности коллективного поведения наноразмерных частиц в электрическом и магнитном полях Воздействие электрического поля на такую среду приводит к формированию приэлектродных областей, свойства которых значительно отличаются от свойств самого коллоида, что позволяет в случае исследования тонкою слоя выделить влияние размерных эффектов
Всс это свидетельствует о том, что в настоящее время актуальными являются исс 1сдования явлений, обусловленных коллскжвиым поведением
частиц в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при воздействии на него электрического поля
Целью настоящей работы является экспериментальное исследование особенностей процессов формирования и трансформации динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида под действием постоянного и переменного электрических полей и их влияния на ею электрофизические свойства
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи
- создание экспериментальной установки, позволяющей одновременно исследовать процессы формирования динамических структур в тонком (20 мкм) слое магнитодиэлектрического коллоида при воздействии постоянного (0-1,5 МВ/м) и переменного (Ет=0-1,5 МВ/м, 1=3-100 Гц) электрических полей, электрические свойства слоя коллоида и отражательную способность поверхности раздела электрод — слой коллоида,
— изучение процессов образования и трансформации динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического колвдида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей
— исследование электрических свойств слоя магнитодиэлектрического коллоида и установление их взаимосвязи с процессами формирования и трансформации динамических структур,
- проведение теоретического анализа механизмов наблюдаемых процессов образования динамических структур в гонком слое магнитодиэлектрического коллоида
Научная новизна диссертации заключается в следующем
1 Обнаружено и исследовано формирование динамических структурных образований в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических по чей большой напряженности (до 1,5 МВ/м) Впервые построена фазовая диаграмма, отражающая трансформацию динамических структурных образований в зависимости от величины постоянного, амплитуды и частоты перемен-
ного напряжения на электродах ячейки, заполненной слоем магнитодиэлек-трического коллоида
2 Обнаружено и исследовано изменение гармонического состава переменного тока, протекающего через слой коллоида, при дополнительном воздействии на него постоянного электрического поля Показано, что ею причиной является наблюдаемое в этом случае фазовое разделение коллоида, установлена качественная связь между формой переменного тока и видом возникающих в слое магнитодиэлектрического коллоида структурных образований
3 Установлено, что в низкочастотном диапазоне (3-8 Гц) при постоянном напряжении на электродах ячейки выше некоторого критического значения (икр) происходит аномальный сдвиг фаз между переменной составляющей тока протекающего через слой магнитодиэлектрического коллоида и переменным напряжением на электродах ячейки (отставание по фазе тока от напряжения)
4 Впервые обнаружено формирование динамических структурных образований в результате воздействия постоянного тока, протекающего через слой коллоида и задаваемого внешним источником тока Установлено, что при этом на электродах ячейки, заполненной слоем магнитодиэлектрического коллоида, возникают автоколебания напряжения
5 На основе известных теоретических разработок и модельных представлений о строении слоя магнитодиэлектрического коллоида в электрическом поле, учитывающих образование приэлектродных областей со свойствами, отличными от объема коллоидной системы, проведен анализ возможных механизмов наблюдаемых процессов образования динамических структур и изменения электрических свойств слоя коллоида
Достоверность представленных в диссертационной работе результатов обеспечивается использованием апробированных методик исследования, применением при проведении измерений стандартных приборов и оборудования, анализом погрешностей измерений. Сформулированные в диссерта-
ции научные положения и выводы не противоречат известным положениям физики конденсированного состояния, электрофизики, физики магнитных явлений, согласуются с известным опытом исследования процессов структу-рообразования в других системах Основные результаты и сделанные выводы доложены и обсуждены на Международных и других научных конференциях
Практическая ценность результатов заключается в том, что исследованные процессы формирования динамических структур в слое магниюди-электрического коллоида под действием электрического поля могут быть использованы для создания устройств электроочистки от загрязнений и диагностики состояния слабопроводящих жидкостей Результаты могут быть полезны при создании материалов с новыми свойствами, а так же моделировании коллективного поведения частиц в других дисперсных системах
Автор защищает
1 Результаты экспериментального исследования процессов формирования динамических структурных образований в тонком слое магнитоди-электрического коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей Фазовую диаграмму, отражающую трансформацию динамических структурных образований в слое коллоида
2 Обнаруженный аномальный сдвиг фаз между переменной составляющей тока, протекающего через слой магнитодиэлектрического коллоида и переменной составляющей напряжения на ячейке при постоянном напряжении на электродах ячейки выше некоторого критического значения (икр)
3 Обнаруженную взаимосвязь между процессами образования динамических структур в слое магнитодиэлектрического коллоида и формой переменной составляющей протекающего через него тока
4 Проведенный на основе известных теоретических разработок и результатов исследований анализ возможных механизмов формирования и трансформации динамических структурных образований в слое магнитодиэлектрического коллоида и изменения его электрических свойств
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на III Международной конференции «Современные проблемы физики» (Казань, 2005г ), 11-й и 12-й Международных конференциях по магнитным жидкостям (Россия, Плес 2004, 2006ir), II Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышпенности» (Россия, Санкт-Петербург, 2006г), XII Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (Новосибирск, 2006г), IV Международной научно-практической конференции «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехаио-тронике» (ЮРГТУ. Новочеркасск, 2005г), Межрегиональной конференции «Электрофизика материалов и установок» (Hon ^ибирск, 2007г ), Всероссийской научной конференции «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» (СГУ, Ставрополь, 2007 г )
Публикации По теме диссертации опубликовано 25 работ (вместе с тезисами докладов), в том числе 7 статей в ведущих рецензируемых научных ж> риалах
Личный вклад автора. Проведены исследования формирования динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей, на основании которых построена фазовая диаграмма, отражающая трансформацию структурных образований в слое коллоида Исследовано изменение электрических свойств слоя магнитодиэлектрического коллоида, на основании чего установлена качественная связь между формой переменного тока и видом структурных образований На основе известных теоретических разработок проведен теоретический анализ механизмов наблюдаемых процессов образования динамических структур и изменения электрических свойств слоя коллоида
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 105 наименований Диссертация содержит 128 страниц, 51 рисунок
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель работы, задачи исследования, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту
В первой главе приведен обзор теоретических и экспериментальных работ посвященных исследованию процессов фазового разделения в различных дисперсных системах К подобным процессам относится, в частности, формирование динамических структур в слое магнитодиэлектрического коллоида под действием электрического поля Рассмотрены работы, в которых исследуются влияние электрогидродинамических течений (ЭГД-течений) на возникновение и трансформацию различного вида структурных образований Уделено также внимание работам, в которых рассматриваются механизмы проводимости, процессы образования пространственных зарядов и возникновения ЭГД-течений в слабопроводящих жидкостях
На основании анализа выполненного литературного обзора проведено обоснование выбранного направления работы и показана актуальность сформулированных во введении задач исследования
Вторая глава содержит описание экспериментальных установок, объекта и методов исследования Объект исследования - слой магнитодиэлектрического коллоида толщиной 20 мкм, помещенный в плоскопараллельную ячейку с оптически прозрачными электродами размером 30x40 мм2 Магни-тодиэлектрический коллоид представлял собой магнитную жидкость типа «магнетит в керосине», поверхностно-активное вещество — олеиновая кислота Концентрация твердой фазы <р используемого в экспериментах коллоида составляла 4% и 6%, который получали из исходного образца с концентрацией 13,9% разбавлением авиационным керосином Удельная электрическая проводимость сГ| образцов магнитодиэлектрического коллоида, используемых в экспериментах, определялась на постоянном токе в ячейке с межэлектродным расстоянием 2 мм и составляла порядка 10"6 Ом"'м ' На электроды экспериментальной ячейки подавалось постоянное Un=0-30 В и переменное си-
нусоидальное напряжение ит=0-30 В, £=3-100 Гц от источников с малым (-100 Ом) внутренним сопротивлением — источников ЭДС а так же задавался постоянный ток через ячейку с помощью источника с большим вн>трен-ним сопротивлением (~1 5 Мом) - источника тока Данные воздействия приводили к формированию динамических структур различной формы и размера, исследования которых проводились с помощью визуальных наблюдений в проходящем и отраженном свете С целью получения дополнительных сведений о строении слоя магнитодиэлектрического коллоида и процессах, происходящих в нем при воздействии электрического поля, исследовались его электрические свойства посредством измерения тока, протекающего через ячейку, при заданном постоянном и переменном напряжении на ее электродах При этом с помощью платы сбора данных ЛА-1,5РС1 оцифровывались и записывались в персональный компьютер значения напряжения на ячейке и тока через нее, затем данные обрабатывали с помощью быстрого Фурье преобразования — БФП В этой главе так же проведен анализ погрешности измерении, согласно которому погрешность определения мгновенных значений тока и напряжения не превышала 3 %
В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования процессов формирования и трансформации структурных образовании в тонком слое магнитодиэчсктрического коллоида при совместном воздействии постоянного (Еп=0-1,5 МВ/м) и переменного ({=3-100 Гц, Е„,=0-1,5 МВ/м) электрических полей, результаты исследования электрических свойств слоя коллоида, а так же исследование процессов образования динамических структур при протекании через слой коллоида постоянного тока, задаваемого источником тока
Наблюдения в проходящем свете показали, что в тонком слое магниго-диэаектрического коллоида при воздействии электрического поля формируются структурные образования, представляющие собою области повышенной концентрации часгиц магнетита Так, в диапазоне постоянного напряжения на электродах ячейки 6-10 В, задаваемого от источника ЭДС, происходит
образование ячеистой структуры Одновременно с этим, в диапазоне ип=0-10 В изменяется спектр отраженного от поверхности слоя коллоида света от зеленого до малинового, как и в работе [1] При ип=11-12 В происходит формирование структурных образований в виде вращающихся колец Появление данного вида структур сопровождается возникновением вращающихся поверхностных волн, наблюдаемых в отраженном свете, распространяющимся по структурам в виде колец Период обращения волны вокруг структуры составляет порядка 0,5 с, а структура в виде кольца совершает оборот за время порядка 1 мин, при этом направление вращения поверхностной волны и кольца совпадают Вращение некоторых колец происходит по часовой стрелке, других - против
Установлена последовательность возникновения поверхностных волн, которая связана с формированием структур, наблюдаемых в проходящем свете Первоначально в слое коллоида на фоне ячеистой структуры, формирующейся под действием постоянного электрическою поля, образуются более концентрированные области в виде капель размером 50-100 мкм, цвет поверхности которых в отраженном свете изменяется от зеленого до малинового с частотой ~2 Гц, в то время как в окружающем струкгуры пространстве изменения цвета поверхности не происходит Затем капли объединяются в цепочки, при этом в отраженном свете видно, что волна с периодом ~0 5 с начинает распространяется по цепочке, в дальнейшем цепочки трансформируются в кольца, и поверхностная волна начинает распространяться по кольцу
Последующее увеличение постоянного напряжения на электродах ячейки в диапазоне 13—30 В приводит к возникновению «движущейся» структуры представляющей собой области повышенной концентрации частиц твердой фазы, которые перемещаются в горизонтальной плоскости слоя коллоида Скорость перемещения этих областей и их форма зависит от напряжения на электродах ячейки В отраженном свете на поверхности слоя коллоида в этом диапазоне напряжений наблюдаются спиральные волны,
увеличение напряжения приводит к уменьшению размера раскручивающихся спиралей, увеличению количества центров спиральных волн. При ип=24-ь25 В происходит образование вихрей, при этом центр спиральной волны и вихря совпадают.
Рисунок I - Структуры в слое магнитодиэлектрического коллоида с (р = 4% с при переменном напряжении на электродах ячейки с частотой 1=6 Гц и амплитудой: а) - и„, = 10 В, б)-и„,= 18 В, в)-и„, = 30В
Дальнейшие исследования показали, что динамические структуры в слое магнитодиэлектрического коллоида также образуются как при воздействии только переменного электрического поля в частотном диапазоне 3 -10 Гц (рисунок 1), так и при совместном воздействие переменного и постоянного электрических полей (рисунки 2 и 3). При заданном переменном синусоидальном напряжении на электродах ячейки с и,„ = 4 В, Р=6 Гц и увеличении постоянного напряжения происходит изменение структурного состояния слоя коллоида. Когда ГГп<4 В слой остается макроскопически однородным, затем в диапазоне ип=4-9 В формируется ячеистая структура (рисунок 2а), неподвижная в горизонтальной плоскости. Наблюдения в отраженное свете пока-
а) '■ , ; / 6)
л» * '■» . ; -Я
. , ' "»- - (
V. , V
* '< I
• г В) . - Г) '
- ■■ 1 - V',/ ■ л:: ■ '
Рисунок 2 - Структурные образования в слое магнитодиэлектрического коллоида с Ч> = 4% при переменном (и„,=4 В, Г=6 Гц) н постоянном напряжении Цц на электродах ячейки: а) - 1!п=7 В, б) - ип=12 В, в) -ип=18 В. г)-ип=25 В
залп, что при наличии переменного напряжения на электродах ячейки происходит периодическое изменение спектра отраженного от поверхности слоя коллоида света. Увеличение (_)п от 9 до 20 В приводит к формированию лабиринтной структуры (рисунок 26, в). Появление данного вида образований сопровождается тем, что возникает периодическое движение всей структуры (лабиринтов и ячеек) в горизонтальной плоскости слоя, т.е. перемещение происходит не все время, а лишь в некоторую часть периода переменного напряжения па ячейке, когда оно больше определенного значения. Эта же лабиринтная структура наблюдается и в отраженном свете. Начиная с иц=21 В в слое формируется «движущаяся» структура (рисунок 2г), при этом на поверхности слоя возникают спиральные волны, наблюдаемые в отраженном
>. у. „в свете. Переход от лабиринтной струк-
^ • ' /'
туры к «движущемся» носит порого-• '* вый характер.
Скорость перемещения «дви-^ жущейся» структуры увеличивается
Ч " ' вк г * * ПРИ увеличении постоянного напря-
t жения на электродах ячеики. | « Обнаружено, что совместное воз-
Ч. *г£%7х
й "^ЦГУ/ £ дсиствие постоянного и переменного I у »** |) электрических полей высокой напря-
Рнсунок 3 - Структурные образования в женности (Еп=0,5-1,5 МВ/м, Ега=1-слое шгнитодюлектрического коллоида с , д Мв/м) вызывает формирование ф = 4% при переменном (ит - 25 В, f = 6 ' '
Гц) и постоянном напряжении ип на элек- структуры в виде более крупных ла-гродах ячейки: а - ип = 0 В, б - Цп = 4 В, в
-ип=11 В, г-ип = 15 В. биринтов (с характерными размерами
порядка 5 мм) с разделяющими их ячейками, последовательность формирования которых представлена на рисунке 3.
На фазовой диаграмме (рисунок 4) отражены процессы формирования и трансформации динамических структур в слое коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрического поля для частоты 6
Гц. Вид фазовой диаграммы сохраняется для диапазона частот 3-10 Гц. При увеличении частоты в этом диапазоне возрастает постоянное напряжение на электродах ячейки, при котором происходит переход от лабиринтной структуры к движущейся. Для 1=6 Гц этот переход показан сплошной линией между областью лабиринтной и движущейся структуры. Пунктирная линия показывает напряжения перехода для 1=10 Гц, а точечная - при 1=3 Гц. При Р>10 Гц и и„,=0-30 В структуры в слое коллоида качественно подобны наблюдаемым при воздействии только постоянного электрического поля.
Установлено, что процессы формирования и трансформации динамических образований в слое магнитодиэлекгрического коллоида сопровождаются изменением действующего значения и формы переменного тока, протекающего через него. Так, при отсут тродах ячейки и переменном с 1/„,=4 В, Г=6 Гц форма переменного тока близка к синусоидальной (рисунок 5 кривая 1) и ток опережает по фазе напряжение на ячейке, Увеличение постоянного напряжения иц>7 В приводит к тому, что переменный ток становится несинусоидальным (рисунок ба-в), а при Уп>22 В ток снова становится синусоидальным и отстает по фазе
Рисунок 4 - Фазовая диаграмма структурных образований в слое коллоида с ф=4% при частоте переменного напряжения 1' 6 Гц. Область 1 соответствует отсутствию структурных образований, 2 - движущейся
гствин постоянного напряжения на элек-
Рисунок 5 - Форма переменной составляющей тока через слой коллоида с ф-4% при переменном (и„,=4 В, С=6 Гц) и постоянном напряжении на электродах ячейки I — ип^О В, 2 — 1/п=25 В, 3 — переменное напряжение на ячейке
относительно переменного напряжении на ячейке (рисунок 5 кривая 2).
В связи с тем, что гармонический состав тока через ячейку изменяется при изменении напряжения на ее электродах, были выделены линейный (когда амплитуды высших гармоник тока составляют не более 10 % от первой) и нелинейный режим работы ячейки. Линейный режим, в котором наблюдается аномальный сдвиг между переменной составляющей тока и напряжения на электродах ячейки фаз (отставание по фазе тока от напряжения), появляется в частотном диапазоне 3-8 Гц (рисунок 7, кривая 3) при постоянном напряжении выше критического значения
икр=20-30 В, которое пропорционально амплитуде и частоте переменного напряжения; в диапазоне иП=7-23 В ячейка находится в нелинейном режиме (рисунок 7, кривая 1).
В результате совместных исследований электрических свойств и процессов формирования динамических структур была установлена качественная связь между их видом и формой переменного тока, протекающего через слой коллоида. Так, при отсутствии структурных образований и ячеи-
т > ■
а) и
л)-
в;
I, с'
Рисунок 6 — Форма переменной составляющей тока через слой коллоида с <р=4% при постоянном Ь'п и переменном с ит и Г=6 Гц напряжении на электродах ячейки: а) - и,„=4 В, ип=7 В, б) - и,„=4 В, 1!п=12 В; в) - иш=4 В, ип=18 В; г) - и„,=25 В, ип=8 В; д) - ит=25 В, ип=И В; е) - ига=25 В, ип~ 15 В. Пунктиром показано переменное напряжение.
Рисунок 7 — Зависимость угла сдвига фаз между переменной составляющей тока через слой коллоида и переменным напряжением на электродах ячейки с и,„=4 В: 1 — от постоянного напряжения на ячейке (Г-6 Гц, символами «-Ы-+» отмечен нелинейный режим); 2, 3 - от частоты при 11п=0 В и ип=25 В, соответственно.
стой структуре ток имеет форму близкую к синусоидальной и опережает напряжение по фазе (рисунок 5, кривая I). Переход структуры от ячеистой к лабиринтной сопровождается появлением в составе тока высших гармоиик (рисунок 6 б,в), а возникновение «движущейся» структуры приводит к тому, что форма тока снова становится синусоидальной, но ток отстает от напряжения по фазе (рисунок 5, кривая 2).
В дальнейшем были проведены исследования, когда через слой магни-тодиэлсктрического коллоида протекает постоянный ток, задаваемый от источника тока. При этом установлено, что протекающий ток вызывает падение напряжения II на электродах ячейки, которое в диапазоне плотности тока через слой коллоида |=0-0.021 А/м2 является постоянным (11=0-9 В). При
р0.021 А/м2 (и>9 В) на электродах ячейки возникают автоколебания напряжения (рисунок 8, а). При автоколебаниях за напряжение на ячейке принимается его постоянная составляющая. Увеличение плотности тока приводит к изменению формы автоколебаний (рисунок 8 б, в), их частоты и амплитуды. Автоколебания наблюдаются до ]=0.1 А/м2 (11=27 В), после чего они становятся неустойчивыми и исчезают. Возобновление автоколебаний происходит при уменьшении плотности тока до 0.04 А/м2 (и=14 В). Динамические структуры в слое коллоида при автоколебаниях напряжения на электродах ячейки такие же, как и при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей. До возникновения и после прекращения автоколебаний напряжения динамические структуры в слое коллоида аналогичны наблюдаемым
■" Г" «Га)
4
1 10
; * ; б •1,ч '
б)
а).
АН 1)2
0.3 О.й
......у- ЯП
V/
/л
\ /
/ \
Чш
0,15 0.3 0.45 0.6 с Рисунок 8 - Автоколебаний напряжения на электродах ячейки, заполненной слоем коллоида с (р=4%. а) - 11=9 В, ]=0.021 А/м2; б) - и=15 В, ¡=0.05 А/м2, в) - и=23 В, ]=0.08 А/м2. На вставке теоретически полученная кривая при ог=10"' Ом" м"', (Г|=10'6 Ом"'м"', е2=4, а=2, ру=10"3 А/м2, с!г=2-10~7 м,/=0.021 А/м2,/,,=0.019 А/м2
при воздействии только постоянного электрического поля
Таким образом, проведенные исследования формирования динамических структур позволили сделать вывод, что в некоторых режимах (когда на электроды ячейки подается постоянное и переменное напряжения от источников ЭДС, либо плотность постоянного тока через слой коллоида, задаваемая источником тока, имеет определенное значение у~-0 03-0 1 А/м2) в слое коллоида существуют периодически возникающие ЭГД-течения, которые приводят к формированию лабиринтных структур, возникновению несинусоидальности переменного тока через слой коллоида или автоколебаний напряжения на электродах ячейки При воздействии только постоянного электрического поля (Еп>0,5 МВ/м), либо при совместном воздействии переменного поля небольшой напряженности (Е„,<0,4 МВ/м) и постоянного поля большой напряженности (Еп>1 МВ/м) в слое колтоида возникает режим стационарных ЭГД-течений, которые приводят к возникновению «движущейся» структуры, спиральных волн на поверхности слоя коллоида и отставанию по фазе переменного тока относительно переменного напряжения на ячейке
В четвертой главе представлено теоретическое описание формирования и трансформации структурных образований в слое магнитодиэлектриче-ского коллоида под действием электрического поля Основой наблюдаемых явлений в слое коллоида является формирование при воздействии электрического поля приэлектродных слоев (рисунок 9, область 2), представляющих собой области с высокой концентрацией частиц дисперсной фазы (-30%) , толщина которых зависит от напряжения на ячейке [3] Удельная проводимость данных слоев на три-четыре порядка меньше проводимости объема коллоидной системы (рисунок 9 область 3) Из-за различных значений Диэлектрической проницаемости и проводимости приэлектродного слоя и объема коллоида происходит накопление заряда на их границе раздела (рисунок 9, область 4) Если в качестве допущения принять, что большая часть заряда накапливается на границе «приэлектродный слой — объем коллоида», то протяженность областей объемного заряда можно оценить по радиусу деба-
евского -экранирования к= ^е,еик„Т/2е2п, . Так, при проводимости объема коллоида ст,~10"6 Ом'м"' и подвижности ионов ¿~10"8 м2/(св), концентрация ионов я, м'3, оценка дает значение 7м Кроме того, расчет заряда, накапливаемого на границе раздела в предположении, что параметр т=ее„/(т изменяется скачком, показал, что этот заряд имеет такой же порядок (~10"6 Кл). что и измеренный по току деполяризации ячейки
[3].
11ри представлении приэлектрод-ных слоев и объема коллоида в виде сплошных сред, была рассмотрена неустойчивость поверхности раздела «приэлектродный слой - объем коллоида» с использованием дисперсионного соотношения, полученного в работе [4]. При заданных параметрах: плотности 50 кг/м\ р2 = 1800 кг/м3, динамической вязкости г)х =3 н/(м2-с) >/¡=40 н/(м2-с), проводимости от, =10"*Ом"'м'1 аг = 10"'Ом"'м"', диэлектрической проницаемости е,=2, е3 = 4 объема коллоида и приэлектродного слоя соответственно, коэффициенте межфазного натяжения у=0.5-КГ4 н/м, подвижности носителей заряда на границе раздела приэлектродного слоя и объема коллоида ¿=10'8 м2/(В-с) был проведен численный анализ дисперсионного соотношения, который показал, что возможно возникновение апериодической неустойчивости с длиной волны -100 мкм п диапазоне 4 — 10 В постоянного напряжения на ячейке (рисунок 10). Возникающая неустойчивость вызывает перераспределение свободного заряда па границе раздела, что приводит к появлению градиента напряженности электрического поля в плоскости, параллельной электродам ячейки, при этом на частицы твердой фазы начинает
Рисунок 9 — Модель слоя магнитоди-электрического коллоида в электрическом поле: 1 - электроды ячейки, 2 - приэлектродные слои, 3 - объем коллоида, 4 — заряд, накапливаемый на границе раздела «приэлектродный слой-объем коллоида»
действовать сила диполофореза, что вызывает их перераспределение и образование ячеистой структуры.
Неоднородность объемного заряда на границе раздела «приэлек-тродный слой - объем коллоида» приводит к возникновению ЭГД-течений в объеме коллоида. Для описания формирования динамических структур в этом режиме использовалась теория, описывающая коллективное поведение проводящих частиц в слабопроводящей жидкости под действием постоянного электрического поля, ранее развитая в работах [5, 6]. Формирование динамических структур в слое коллоида происходит вследствие взаимодействия между частицами твердой фазы и электроконнективными потоками в жидкости.
Таким образом, ячеистая структура является следствием неоднородности свободного заряда на поверхности раздела «приэлектродный слой — обь-ем коллоида», а лабиринтные и «движущаяся» образуются в объеме коллоидной системы вследствие возникновения ЭГД-течений.
Лабиринтные структуры наблюдаются как в проходящем, так и в отраженном свете вследствие изменения отражательной способности границы раздела «электрод - слой магнитодиэлектрического коллоида» в области формирования структур. В рамках рассматриваемой модели строения слоя коллоида, изменение отражательной способности может происходить благодаря изменению толщины призлектродиого слоя. В работе [3] показано, что изменение толщины приэлектродного слоя приводит к изменению эллипса поляризации света, отраженного от границы раздела электрод — слой коллоида. При таких же параметрах сред, как и в работе [3], был проведен теорсти-
-з ..................,................................,..............................!..........................
О 0.05 0.1 0.15 к Рисунок 10 — Зависимость действительной части комплексной безразмерной частоты ^ от безразмерного волнового числа к при различном постоянном напряжении на электродах ячейки: 1 — ип= 4 В, 2 - Цп- 6 В, 3 - ил= 7 В, 4 - ип= 11 В
ческий анализ изменения отражательной способности границы раздела «электрод - слой коллоида» при ее представлении в виде четырехслойной системы стекло электрода - проводящее покрытие — приэлектродный слой — объем коллоида Установлено, что изменение отражательной способности 1раницы раздела «электрод - слой коллоида» может быть обусловлено изменением толщины приэлектродного слоя, которое происходит в результате взаимодействия приэлектродного слоя и элекгроконвективных потоков в обьеме коллоида, скорость которых может быть различна в и вне лабиринтых структурных образований Это приводит к возможности наблюдения лабиринтных структур в отраженном свете
Изменение гармонического состава переменного тока через слой коллоида может происходить в результате периодического возникновения ЭГД-течений в слое коллоида, что приводит к увеличению плотности тока через него в результате появления конвективного переноса заряда /эу в определенную часть периода переменного напряжения на электродах ячейки
Возникновение автоколебаний напряжения на электродах ячейки также можно рассмотреть как изменение плотности тока через слой коллоида в результате возникновения ЭГД-течений Напряжение на электродах ячейки можно записать
г/= 2/^, +£,</,, (1)
— толщина приэлектродного слоя и объема коллоида, - напря-
женности поля в приэлектродном слое и объеме коллоида, соответственно Плотность тока через слой коллоида можно выразить как
(¡Е <1Е
<7; £г + £г£0 -р+ ру = СГ, £, + £,£„ —+ ру = ] (2)
ш Л
у = //!!? — плотность тока через слой коллоида, I — постоянный ток через слой коллоида, задаваемый источником тока, 5 — площадь зчектродов ячейки, р\> — конвективная составляющая плотности тока При этом принимаем допущение, что ток равномерно распределен по площади слоя Из (2) можно получить выражение для напряженности поля в приэлектродном слое и объеме
коллоида
где индекс 1 соответствует объему коллоида, 2 — приэлектродном слою,_/,, -плотность тока в установившемся режиме (до возникновения автоколебаний напряжения) При отсутствии ЭГД-течений составляющая /эт>=0, происходит нарастание напряжения на ячейке и накопление заряда на границе раздела «приэлектродный слой - объем коллоида» При определенной величине накопленного на межфазной границе заряда в слое коллоида возникают ЭГД-течения, составляющая pv становится отлична от 0 Так как распределение скорости и локальной плотности объемного заряда неизвестно то для качественного описания примем /л» = сопи В этом случае ЭГД-течения приводят к переносу заряда и падению напряжения на ячейке, в результате чего они прекращаются и процесс накопления заряда повторяется При использовании (1) и (3) была теоретически получена временная зависимость напряжения на ячейке (вставка, рисунок 8) Время накопления заряда 1], используемое в расчетах, определено экспериментально как время нарастания напряжения на ячейке (рисунок 8а)
Таким образом, проведенный теоретический анализ показал, что возможно объяснение экспериментально наблюдаемых процессов образования динамических структур и изменения электрических свойств слоя коллоида на основе модельных представлений о строении слоя магнитодиэлектрического коллоида, учитывающих образование приэлектродных областей с пониженной проводимостью относительно объема коллоида и накопление заряда на границе раздела «приэлектродный слой - объем коллоида»
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1 В результате исследования процессов формирования динамических структурных образований в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида обнаружено формирование лабиринтных структур размером более 5 мм при совместном воздействии электрических полей большой напряженности постоянного 0,5-1,5 МВ/м и переменного 1—1,5 МВ/м Построена фазовая диаграмма, отражающая трансформацию динамических структурных образований в зависимости от величины постоянного, амплитуды и частоты переменного напряжения на электродах ячейки, заполненной слоем коллоида Выявлены следующие закономерности лабиринтная структура наблюдается как в проходящем, так и в отраженном свете, ячеистая структура наблюдается юлько в проходящем свете, а при возникновении в слое коллоида движущейся структуры в отраженном свете наблюдаются спиральные волны Обнаружено, что формирование структур в виде вращающихся колец при постоянном напряжении на электродах ячейки 10-11 В сопровождается появлением вращающейся поверхностной волны, наблюдаемой в отраженном свете
2 Обнаружено изменение гармонического состава переменного тока, протекающего через слой коллоида, при дополнительном воздействии на него постоянною электрического поля Установлена качественная связь между формой переменного тока и видом возникающих в слое магнитодиэлектрического коллоида структурных образований Показано, что периодическое перемещение и формирование лабиринтных структур происходит одновременно с появлением высших гармоник в составе переменного тока через слой коллоида На основе анализа результатов исследования характера движения структурных образований в плоскости слоя коллоида сделан вывод о взаимосвязи процессов формирования лабиринтных структур и изменения формы переменной составляющей тока через слой коллоида с периодически возникающими электрогидродинамическими течениями
3 Установлено, что в низкочастотном диапазоне (3-8 Гц) при постоянном напряжении на электродах ячейки выше некоторого критического значе-
ния (икр) происходит аномальный сдвиг фаз между переменной составляющей тока, протекающего через слой магнитодиэлектрического коллоида и переменным напряжением на электродах ячейки (отставание по фазе тока от напряжения) На основании анализа полученных экспериментально результатов и проведенных наблюдений за процессами, происходящими в тонком слое коллоида сделан вывод об обусловленности обнаруженной аномалии развивающимися стационарными эпектрогидродинамическими течениями, приводящими к возникновения «движущейся» структуры
4 Проведенные исследования процессов образования динамических структур в слое магнитодиэлектрического коллоида при протекании через него постоянного тока, задаваемого источником тока, позволили установить, что вид динамических структурных образований определяется напряжением на электродах ячейки Так, при возникновении автоколебаний напряжения на электродах ячейки, амплитуда и форма которых зависит от плотности постоянного тока через слой коллоида, динамические структуры подобны наблюдаемым при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей При отсутствии автоколебаний напряжения динамические структуры аналогичны наблюдаемым при воздействии только постоянного электрического поля
5 Проведен теоретический анализ полученных экспериментальных результатов, на основании которого предложены основные механизмы наблюдаемых процессов формирования и трансформации структурных образований и причины изменения электрических свойств слоя магнитодиэлектрического коллоида При этом использовались известные теоретические разработки и результаты исследований, учитывающие, что при воздействии электрического поля в слое магнитодиэлектрического коллоида образую гея при-электродные области, отличающиеся по свойствам от объема коллоида Показано, что ячеистая структура является следствием возникновения неустойчивости зараженной межфазной границы «приэлектродный слой — объем коллоида», формирование лабиринтной и «движущейся» структуры проис-
ходит в результате возникновения электрогидродинамических течений в объеме коллоида Эги же процессы приводят к изменению гармонического состава переменного гока через слой коллоида
Список цитированной литературы
1 Чеканов, В В Интерференция света в тонкой пленке на границе с магнитной жидкостью [текст] / В В Чеканов // Всесоюзная конференция по магнитным жидкостям Тез докл/Плес, 17-20 мая 1988 г — С 128-129
2 Духин, С С Диэлектрические явления и двойной слой в полиэлектролитах и дисперсных системах [текст] / С С Духин, В Н Шилов — Киев Наук думка- 1972 -221 с
3 Чеканов, В В Кинетика образования приэлектродного стоя магнитной жидкости в электрическом поле [текст] / Чеканов В В , Бондаренко Е А , ДискаеваЕН //Вестник СГУ - Ставрополь Изд-во СГУ -2005 -С 85-92
4 Белоножко, Д Ф Неустойчивость заряженной границы раздела двух не-смешивающихся вязких жидкостей с учетом релаксации заряда [Текст] / Д Ф Белоножко, А И Григорьев, СО Ширяева//ЖТФ - 1998 г -т68-№9-с 13-19
5 Aranson, I.S Theory of pattern-formation of metallic microparticleb in poorly conducting liquid [текст] / Aranson l.S , Sapozhnikov M V // Phys Rev Lett -2003 - Vol 90 - P 306657
6 Aranson, I S Phase separation and coarsening in electrostatically driven granular media [текст] / Aranson I S , Meerson В , Sasorov P V , Vinokur V M // Phys Rev Lett -2002 - Vol 88 -P 204301
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации* В ведущих рецензируемых научных журналах-
1 Кожевников, В М. Самоорганизация слоя магнитной жидкости в сильных электрических полях [текст] /Кожевников В М , Чуенкова И Ю , Данилов М И , Ястребов С С // Письма в Журнал Технической Физики - 2005 - Т 31 -№ 21 -С 64-67
2 Kozhevnikov, V.M Self-organizing process in the magnetic fluid 1ауег[текст]/ Kozhevnikov V M , Chuenkova I Yu , Danilov M I, Yastrebov S S // Magnetohy-diodynamics -2005 -Vol 41-№1 -P53-62
3 Kozhevnikov, V M. Featuies ot self-organization in magnetic fluid layers under a stiong electuc field [текст]/ Kozhevnikov V M , Chuenkova I Yu , Danilov M I, Yastvebov S S // Magnetohydrodynanncs -2005 - Vol 41-№3 -P 231-238
4 Кожевников, В M Динамика развития процессов самоорганизации в тонком слое магнитной жидкости при воздействии постоянного электрического поля [текст]/ Кожевников В М Чуенкова И Ю , Данилов М И , Ястребов С С //ЖТФ -2006 — Т 16 — №7 -С 129-131
5 Kozhevmkov, V M Electric pioperties of the magnetic fluid layer in strong electric fields [текст] /Kozhevmkov V M , Chuenkova I Yu , Danilov M I, Yas-trebovSS. //Magnetohydrodynamics -2006 - Vol 42 -№1 -P 31-37
6 Кожевников, В.М. Электрические свойства слоя магнитной жидкости под действием сильных электрических полей [текст] / Кожевников В М , Чуенкова И Ю, Данилов М И, Ястребов С С // Вестник Сев-КавГТУ - 2005 - №3 - С 54-58
7 Кожевников, В М. Формирование динамических структур в слое магни-тодиэлектрического коллоида в электростатическом поле [текст]/ Кожевников В М , Чуенкова И Ю , Данилов М И , Ястребов С С // Изв Вузов Северо-Кавказский регион Естественные науки Прил —2006 —№9 —С 39—43
В других изданиях.
8 Kozhevmkov, V.M Features of self-organizational piocesses in cell with magnetic fluid [текст]/ Kozhevmkov V M , Chuenkova I Yu , Danilov M I, Yastrebov S S // III International conference «Fundamental Problems of Physics» abstracts 1 Kazan, June, 2005 -P53
9 Кожевников, В M. Частотные характеристики управляемого колебательного RLC контура [текст]/ Кожевников В М , Чуенкова И Ю , Данилов М И , Ястребов С С // 11-я Междунар Плесская конф по магнитным жидкостям сб науч тр/ Плес, сентябрь, 2004 -С 136-140
10 Кожевников, В М. Структурная самоорганизация слоя магнитной жидкости в сильном электрическом поле [текст]/ Кожевников В М , Чуенкова И Ю , Данилов М И, Ястребов С С // Н-я междунар научно-практ конфер «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» сб науч тр /Санкт-Петербург, февраль, 2006 -С 108-109.
11 Данилов, М.И. Анизотропия свойств магнитодиэлектрического коллоида в управляемом колебательном RLC контуре [текст]/ Данилов М И, Ястребов С С // Матер XLII междунар студенч конфер «Студент и научно-технический прогресс» — Новосибирск Изд-во НГУ, 2004 — С 96
12 Кожевников, В.М. Процессы самоорганизации в слое магнитодиэлектрического коллоида под действием постоянного электрического поля [текст] /Кожевников В М., Чуенкова И Ю, Данилов М И , Ястребов С С // Матер IV междунар научно-практ конфер «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и механотронике» — Новочеркасск Изд-во ЮРГТУ, 2005 - С 44-45
13 Ястребов, С.С. Наблюдение структур и вихрей в слое магнитной жидкости [текст] / Ястребов СС, Данилов МИ // 12-я Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых: сб тезисов / Новосибирск, 2006 -С 359-360
14 Кожевников, В.М. Образование структур в слое магнитной жидкости при воздействии постоянного и переменного электрического поля низкои частоты [текст] / Кожевников В М , Чуенкова И Ю , Данилов М И , Ястребов С С // 12-я Междунар Плесская конф по магнитным жидкостям сб науч тр / Плес, сентябрь, 2006 - С 130-135
15 Кожевников, В М. Образование структур в слое магнитной жидкости
при совместном действии постоянного и переменного электрических полей [текст]/ Кожевников В М , Чуенкова И Ю , Данилов М И , Ястребов С С // Научи конф Электрофизика материалов и установок сб докл / Новосибирск, 2006 -С 277-281
16 Кожевников, ВМ Комплексная диэлектрическая проницаемость тонкого слоя магнитной дисперсной наносистемы при возникновении электрогидродинамических течений [текст] / В М Кожевников, И Ю Чуенкова, М И Данилов, С С Ястребов // Научи конф «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» Сб докл / Ставрополь СГУ, 2007 - С 226-230
Подписано в печать 09 01 2008 г Формат 60x84 1/16 Уел печ л - 1,63 Уч - изд л -1,08 Бумага офсетная Печать офсетная Заказ X» 001 Тираж 100 эхз ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» 355029, г Ставропочь, пр Кулакова, 2
Издательство Северо-Кавказского государственного техническою университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ
Введение.
Глава 1. Коллективное поведение частиц в дисперсных системах при воздействии электромагнитного поля.
1.1 Поведение частиц в газах и жидкостях при воздействии электрического поля.Ю
1.2 Электрические свойства слабопроводящих жидкостей.
1.3 Образование структур в жидких магнитных дисперсных системах.
1.4 Обоснование направления исследования.
Глава 2. Объект и методика экспериментального исследования.
2.1 Объект исследования.
2.2 Экспериментальная установка.
2.3 Методика проведения экспериментов.
2.4 Анализ погрешностей измерений.
Глава 3. Образование динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при воздействии электрического поля.
3.1 Образование динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при воздействии постоянного электрического поля.
3.2 Образование динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей.
3.3 Электрические свойства тонкого слоя магнитодиэлектрического коллоида при образовании динамических структур.
3.4 Формирование динамических структурных образований при воздействии протекающего через ячейку заданного постоянного тока.
Результаты и выводы главы 3.
Глава 4. Теоретический анализ формирования и трансформации структурных образований в слое магнитодиэлектрического коллоида под действием электрического поля.
4.1 Модель слоя магнитодиэлектрического коллоида при воздействии электрического поля.
4.2 Формирование структурных образований.
4.3 Изменение отражательной способности границы раздела «электрод - слой коллоида».
4.4 Изменение электрических свойств слоя магнитодиэлектрического коллоида.
4.5 Автоколебания напряжения на электродах ячейки.
Результаты и выводы 4-й главы.
Актуальность проблемы. Работа посвящена исследованию процессов формирования динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида под действием электрического поля. Коллективное поведение частиц, выражающееся в образовании различных динамических структур, характерно для многих дисперсных систем, при получении ими притока энергии извне в результате воздействия механической силы, магнитного или электрического поля. Особенный интерес вызывает поведение таких систем с частицами малых размеров, когда традиционные механические способы воздействия на частицы оказываются малоэффективными. При применении дисперсных систем в промышленности во многих случаях используются их слои и пленки различной толщины. Однако является известным факт, что свойства вещества в случае тонких пленок отличаются от свойств объема из-за проявления размерных эффектов. В связи с этим, исследование коллективного поведения частиц в тонких слоях дисперсных систем при проявлении размерных эффектов, представляют как научный, так и практический интерес. Важным также является получение информации об изменении состояния тонкого слоя дисперсной системы в случае возникновения неоднородностей по каким - либо физическим параметрам и влиянии особенностей коллективного поведения частиц в системе на ее физические свойства.
Высокая стабильность магнитодиэлектрического коллоида при отсутствии внешних воздействий, малые размеры частиц (порядка 10 нм) и их эффективное взаимодействием с электромагнитным полем позволяет исследовать общие закономерности коллективного поведения наноразмерных частиц в электрическом и магнитном полях. Воздействие электрического поля на такую среду приводит к формированию приэлектродных областей, свойства которых значительно отличаются от свойств самого коллоида, что позволяет в случае исследования тонкого слоя выделить влияние размерных эффектов.
Все это свидетельствует о том, что в настоящее время актуальными являются исследования явлений, обусловленных коллективным поведением частиц в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при воздействии на него электрического поля.
Целью настоящей работы является экспериментальное исследование особенностей процессов формирования и трансформации динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида под действием постоянного и переменного электрических полей и их влияния на его электрофизические свойства.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:
- создание экспериментальной установки, позволяющей одновременно исследовать: процессы формирования динамических структур в тонком (20 мкм) слое магнитодиэлектрического коллоида при воздействии постоянного (0-й,5 МВ/м) и переменного (Ет=0-И,5 МВ/м, f=3-H00 Гц) электрических полей, электрические свойства слоя коллоида и отражательную способность поверхности раздела электрод - слой коллоида;
- изучение процессов образования и трансформации динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей.
- исследование электрических свойств слоя магнитодиэлектрического коллоида и установление их взаимосвязи с процессами формирования и трансформации динамических структур;
- проведение теоретического анализа механизмов наблюдаемых процессов образования динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
1. Обнаружено и исследовано формирование динамических структурных образований в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей большой напряженности (до 1,5 МВ/м). Впервые построена фазовая диаграмма, отражающая трансформацию динамических структурных образований в зависимости от величины постоянного, амплитуды и частоты переменного напряжения на электродах ячейки, заполненной слоем магнитодиэлектрического коллоида.
2. Обнаружено и исследовано изменение гармонического состава переменного тока, протекающего через слой коллоида, при дополнительном воздействии на него постоянного электрического поля. Показано, что его причиной является наблюдаемое в этом случае фазовое разделение коллоида, установлена качественная связь между формой переменного тока и видом возникающих в слое магнитодиэлектрического коллоида структурных образований.
3. Установлено, что в низкочастотном диапазоне (3-8 Гц) при постоянном напряжении на электродах ячейки выше некоторого критического значения (UKp) происходит аномальный сдвиг фаз между переменной составляющей тока, протекающего через слой магнитодиэлектрического коллоида и переменным напряжением на электродах ячейки (отставание по фазе тока от напряжения).
4. Впервые обнаружено формирование динамических структурных образований в результате воздействия постоянного тока, протекающего через слой коллоида и задаваемого внешним источником тока. Установлено, что при этом на электродах ячейки, заполненной слоем магнитодиэлектрического коллоида, возникают автоколебания напряжения.
5. На основе известных теоретических разработок и модельных представлений о строении слоя магнитодиэлектрического коллоида в электрическом поле, учитывающих образование приэлектродных областей со свойствами, отличными от объема коллоидной системы, проведен анализ возможных механизмов наблюдаемых процессов образования динамических структур и изменения электрических свойств слоя коллоида.
Достоверность представленных в диссертационной работе результатов обеспечивается использованием апробированных методик исследования, применением при проведении измерений стандартных приборов и оборудования, анализом погрешностей измерений. Сформулированные в диссертации научные положения и выводы не противоречат известным положениям физики конденсированного состояния, электрофизики, физики магнитных явлений; согласуются с известным опытом исследования процессов структурообразования в других системах. Основные результаты и сделанные выводы доложены и обсуждены на Международных и других научных конференциях.
Практическая ценность результатов заключается в том, что исследованные процессы формирования динамических структур в слое магнитодиэлектрического коллоида под действием электрического поля могут быть использованы для создания устройств электроочистки от загрязнений и диагностики состояния слабопроводящих жидкостей. Результаты могут быть полезны при создании материалов с новыми свойствами, а так же моделировании коллективного поведения частиц в других дисперсных системах.
Автор защищает:
1. Результаты экспериментального исследования процессов формирования динамических структурных образований в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей. Фазовую диаграмму, отражающую трансформацию динамических структурных образований в слое коллоида.
2. Обнаруженный аномальный сдвиг фаз между переменной составляющей тока, протекающего через слой магнитодиэлектрического коллоида и переменной составляющей напряжения на ячейке при постоянном напряжении на электродах ячейки выше некоторого критического значения (UKp).
3. Обнаруженную взаимосвязь между процессами образования динамических структур в слое магнитодиэлектрического коллоида и формой переменной составляющей протекающего через него тока.
4. Проведенный на основе известных теоретических разработок и результатов исследований анализ возможных механизмов формирования и трансформации динамических структурных образований в слое магнитодиэлектрического коллоида и изменения его электрических свойств.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на III Международной конференции «Современные проблемы физики» (Казань, 2005г.); 11-й и 12-й Международных конференциях по магнитным жидкостям (Россия, Плес, 2004, 2006гг.); II Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Россия, Санкт-Петербург, 2006г.); XII Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (Новосибирск, 2006г.); IV Международной научно-практической конференции «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и механотронике» (ЮРГТУ, Новочеркасск, 2005г.), Межрегиональной конференции «Электрофизика материалов и установок» (Новосибирск, 2007г.) Всероссийской научной конференции «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» (СГУ, Ставрополь, 2007 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ (вместе с тезисами докладов), в том числе 7 статей в рецензируемых журналах из списка ВАК.
Личный вклад автора. Проведены исследования формирования динамических структур в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей, на основании которых построена фазовая диаграмма, отражающая трансформацию структурных образований в слое коллоида. Исследовано 9 изменение электрических свойств слоя магнитодиэлектрического коллоида, на основании чего установлена качественная связь между формой переменного тока и видом структурных образований. На основе известных теоретических разработок проведен теоретический анализ механизмов наблюдаемых процессов образования динамических структур и изменения электрических свойств слоя коллоида.
В заключение сформулируем основные результаты и выводы диссертационной работы:
1. В результате исследования процессов формирования динамических структурных образований в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида обнаружено формирование лабиринтных структур размером более 5 мм при совместном воздействии электрических полей большой напряженности: постоянного 0,5-1,5 МВ/м и переменного 1-1,5 МВ/м. Построена фазовая диаграмма, отражающая трансформацию динамических структурных образований в зависимости от величины постоянного, амплитуды и частоты переменного напряжения на электродах ячейки, заполненной слоем коллоида. Выявлены следующие закономерности: лабиринтная структура наблюдается как в проходящем, так и в отраженном свете; ячеистая структура наблюдается только в проходящем свете, а при возникновении в слое коллоида движущейся структуры в отраженном свете наблюдаются спиральные волны. Обнаружено, что формирование структур в виде вращающихся колец при постоянном напряжении на электродах ячейки 1011 В сопровождается появлением вращающейся поверхностной волны, наблюдаемой в отраженном свете.
2. Обнаружено изменение гармонического состава переменного тока, протекающего через слой коллоида, при дополнительном воздействии на него постоянного электрического поля. Установлена качественная связь между формой переменного тока и видом возникающих в слое магнитодиэлектрического коллоида структурных образований. Показано, что периодическое перемещение и формирование лабиринтных структур происходит одновременно с появлением высших гармоник в составе переменного тока через слой коллоида. На основе анализа результатов исследования характера движения структурных образований в плоскости слоя коллоида сделан вывод о взаимосвязи процессов формирования лабиринтных структур и изменения формы переменной составляющей тока через слой коллоида с периодически возникающими электрогидродинамическими течениями.
3. Установлено, что в низкочастотном диапазоне (3-8 Гц) при постоянном напряжении на электродах ячейки выше некоторого критического значения (UKp) происходит аномальный сдвиг фаз между переменной составляющей тока, протекающего через слой магнитодиэлектрического коллоида и переменным напряжением на электродах ячейки (отставание по фазе тока от напряжения). На основании анализа полученных экспериментально результатов и проведенных наблюдений за процессами, происходящими в тонком слое коллоида сделан вывод об обусловленности обнаруженной аномалии развивающимися стационарными электрогидродинамическими течениями, приводящими к возникновения «движущейся» структуры.
4. Проведенные исследования процессов образования динамических структур в слое магнитодиэлектрического коллоида при протекании через него постоянного тока, задаваемого источником тока, позволили установить, что вид динамических структурных образований определяется напряжением на электродах ячейки. Так, при возникновении автоколебаний напряжения на электродах ячейки, амплитуда и форма которых зависит от плотности постоянного тока через слой коллоида, динамические структуры подобны наблюдаемым при совместном воздействии постоянного и переменного электрических полей. При отсутствии автоколебаний напряжения динамические структуры аналогичны наблюдаемым при воздействии только постоянного электрического поля.
5. Проведен теоретический анализ полученных экспериментальных результатов, на основании которого предложены основные механизмы наблюдаемых процессов формирования и трансформации структурных образований и причины изменения электрических свойств слоя магнитодиэлектрического коллоида. При этом использовались известные
1. Aranson, 1.S. Patterns and collective behavior in granular media: Theoretical concepts текст. / I. S. Aranson, L. S. Tsimring // Rev. Mod. Phys- 2006. - vol. 78.-p. 641.
2. Aranson, I.S. Electrostatically-Driven Granular Media: Phase Transitions and Coarsening текст. / Aranson, I.S., D. Blair, V.A. Kalatsky, G.W. Crabtree, W.-K. Kwok, V.M. Vinokur, and U. Welp //, Phys. Rev. Lett.- 2000.- vol. 84.- p. 3306.
3. Sapozhnikov, M.V. Dynamic self-assembly and patterns in electrostatically driven granular media текст. / M.V. Sapozhnikov, Y.V. Tolmachev, I.S. Aranson, and W.K. Kwok, // Phys. Rev. Lett.- 2003.- vol. 90.- p. 114301.
4. Aranson, I.S. Phase Separation and Coarsening in Electrostatically Driven Granular Media текст. / I.S. Aranson, B. Meerson, P.V. Sasorov, and V.M. Vinokur // Phys. Rev. Lett.- 2002.- vol. 88.-p. 204301.
5. Sapozhnikov, M.V. Theory of pattern-formation of metallic microparticles in poorly conducting liquid текст. / M.V. Sapozhnikov, I.S. Aranson, W.K. Kwok, and Y.V. Tolmachev // Phys. Rev. Lett.- 2004.- vol. 93.- p. 084502.
6. Trau, M. Electric-field-induced pattern formation in colloidal dispersions Текст. / M. Trau, S. Sankaran, D.A. Saville, and I.A. Aksay // Nature 1995.-vol. 374.-p. 437.
7. Ramos, A. Ac electrokinetics: a review of forces in microelectrode structures текст. / A.Ramos, H.Morgan, N.G.Green and A.Castellanos // J. Phys. D: Appl. Phys-1998- vol. 31p. 2338-2353.
8. Green, N.G. Separation of submicrometre particles using a combination of dielectrophoretic and electrohydrodynamic forces текст. / N.G.Green and H.Morgan // J. Phys. D: Appl. Phys.- 1998.- vol. 31.- p. L25-L30.
9. Castellanos, A. Electrohydrodynamics and dielectrophoresis in microsystems: scaling laws текст. / A.Castellanos, A.Ramos, A.Gonz'alez, et al. // J. Phys. D: Appl. Phys.-2003.-vol. 36.-p. 2584-2597.
10. Ristenpart, W.D. Assembly of colloidal aggregates by electrohydrodynamic flow: Kinetic experiments and scaling analysis тескт. / W.D.Ristenpart, I.A.Aksay, and D.A.Saville // Phys. Rev. E.- 2004.- vol. 69.-p. 021405.
11. Felici, N.J. DC Conduction in Liquid Dielectrics: A. Survey of Recent Progress (Part I) текст. / N. J. Felici. // J. Direct Current- 1971.-vol. 2.-№3. p. 90—99.
12. Жакин, А.И. Ионная электропроводность и комплексообразование в жидких диэлектриках текст. / А. И. Жакин // УФН- 2003.-t.173- №1-с. 51-68.
13. Felici, N.J. DC Conduction in Liquid Dielectrics: B. Electrohydrodynamic phenomena (Part II) текст. / N. J. Felici // J. Direct Current.-1971.-vol. 2 №4. p. 147—165.
14. Стишков, Ю.К. Электрогидродинамические процессы и механизмы электризации технических жидких диэлектриков тескт. / Ю.К.Стишков // Электронная обработка материалов.- 1977 №6 - с. 29 - 32.
15. Гросу, Ф.П. Об электризации слабопроводящей жидкости в электрическом поле тескт. / Ф.П. Гросу, М.К. Болога // VIII международная конференция Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей: Сборник трудов. / Санкт-Петербург, 2006-с.
16. Сканави, Г.И. Физика диэлектриков. Область слабых полей текст. / Г.И. Сканави.- M.-JL: ГИТТЛ, 1949.- 500 с.
17. Белоножко, Д.Ф. Неустойчивость заряженной границы раздела двух несмешивающихся вязких жидкостей с учетом релаксации заряда текст. /
18. Д.Ф. Белоножко, А.И. Григорьев, С.О. Ширяева // ЖТФ.-1998.- том 68-№9.-с. 13-19.
19. Саранин, В.А. Колебательная неустойчивость границы раздела проводяжих жидкостей в нормальном электрическом поле текст. / В.А. Саранин, А.Н. Жаров, Д.Ф. Белоножко // Письма в ЖТФ- 1997.- т. 23-№16.-с. 41-44.
20. Sch'affer, Е. Electrohydrodynamic instabilities in polymer films тескт. / E. Sch'affer, T. Thurn-Albrecht, T. P. Russell, and U. Steiner // Europhys. Lett-2001,-vol. 53.-№4.- p. 518-524.
21. Болога, M.K. Электроконвекция и теплообмен / М.К.Болога, Ф.П.Гросу, А.И.Кожухарь- Кишенев, Штиинца, 1977 328 с.
22. Saville, D.A. Electrohydrodynamics: the Taylor-melcher leaky dielectric model текст. / Saville D.A. // Annu. Rev. Fluid Mech.- 1997.- vol. 29.- p. 2764.
23. Болога, M.K О механизме изотермической конвекции текст. / M.K Болога, А.И.Кожухарь, И.В. Кожевников, Н.С. Алексеева. // Электронная обработка материалов-1986 №4- с. 48 - 50.
24. Духин, С.С. Электроповерхностные явления и электрофильтрование / С.С. Духин, В.Р. Эстрела-Льопис, Э.К. Жолковский. Киев: Наук.думка, 1985.-288 с.
25. Духин, С.С. Диэлектрические явления и двойной слой в полиэлектролитах и дисперсных системах / С.С. Духин, В.Н.Шилов. Киев: Наук.думка, 1972. -221 с.
26. Эмульсии / Под ред. Ф. Шермана. Пер. с англ. Под ред. А.А. Абрамзона.-J1., Химия, 1972.- с. 448.
27. Гордеев, Г.М. Электрические свойства магнитных жидкостей текст. Г.М. Гордеев, Н.П. Матусевич, С.П. Ржельская, В.Е. Фертман // Физические свойства магнитных жидкостей: сб. статей / УНЦ АН СССР.- Свердловск, 1983.- с. 98-102.
28. Шлиомис, М.И. Магнитные жидкости текст. / М.И. Шлиомис // УФН-1974.- т. 112.- №3.- с. 427 458.
29. Чеканов, В.В. Возникновение агрегатов как фазовый переход в магнитных коллоидах текст. / В.В. Чеканов // Физические свойства магнитных жидкостей: сб. статей / УНЦ АН СССР- Свердловск, 1983-с. 42-50.
30. Такетоми, С. Магнитные жидкости тескт. / С. Такетоми, С. Тикадзуми; перевод с японского. М. Мир, 1993. - 272 с.
31. Islam, M.F. Field-induced structures in miscible ferrofluid suspensions with and without latex spheres текст. / M. F. Islam, К. H. Lin, D. Lacoste, Т. C. Lubensky, and A. G. Yodh // Phys. rev. E.-2003.-vol. 67.- p. 021402.
32. Райхер, Ю.Л. Диффракционное рассеяние света ферромагнитной суспензией в сильном магнитном поле тескт. / Ю.Л. Райхер // Физические свойства магнитных жидкостей: сб. статей / УНЦ АН СССР.- Свердловск, 1983.- с. 58-65.
33. Скибин, Ю.Н. Влияние агрегирования частиц на экстинкцию и дихроизм магнитных жидкостей тескт. / Ю.Н. Скибин // Физические свойства магнитных жидкостей: сб. статей / УНЦ АН СССР Свердловск, 1983-с. 66-74.
34. Чеканов, В.В. Агрегирование частиц в диэлектрическом и слабопроводящем магнитном коллоиде тескт. / Чеканов В.В., Ильюх П.М.,
35. Кандаурова Н.В., Киселева Т.В. // 10-я Междунар. Плесская конф. по магнитным жидкостям: сб. науч. тр./ Плес, сентябрь, 2002. с.85-89.
36. Кандаурова, Н.В. Приповерхностные и межфазные явления в магнитной жидкости в электрических и магнитных полях и их техническое применение тескт. : Дис. д-ра техн. наук: 01.04.13: Кандаурова Наталья Владиморовна-Ставрополь, 2000. 307 с.
37. Диканский, Ю.И. О фазовом переходе в магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях текст. / Ю.И. Диканский, О.А. Нечаева // Вестник СГУ. Ставрополь: Изд-во СГУ. - 2001 .-№28 - с. 17-20.
38. Диканский, Ю.И. О возможной причине фазового перехода вблизи электродов в магнитной жидкости в электрическом поле текст. / Ю.И. Диканский, Р.Г. Закинян, О.А. Нечаева // Вестник СГУ. Ставрополь: Изд-во СГУ. - 2003.- №34.- с.35-38.
39. Диканский, Ю.И. Особенности процессов структурообразования в магнитных жидкостях текст. / Ю.И. Диканский, Ж.Г. Вегера, Р.Г. Закинян,
40. А. Нечаева, Д.В. Гладких //10-я Междунар. Плесская конф. по магнитным жидкостям: сб. науч. тр. / Плес, сентябрь, 2002. с.14-21. 41.
41. Ларионов, Ю.А. Кинетика структурирования магнитного коллоида в приэлектродном слое текст.: Дис. канд. тех. Наук: 02.00.04 / Ларионов Юрий Анатольевич Ставрополь, 2002. - 179 с.
42. Kozhevnikov, V.M. Obtaining the structured magnetic fluids in an electric field and their technical applications текст. / V.M. Kozhevnikov, Yu.A. Larionov,
43. Yu. Chuenkova, M.I. Danilov // Magnetohydrodynamics. 2004. - vol. 40-№3.-p.269-280.
44. Ivanov, A.O. Phase separation in bidisperse ferrocolloids текст. / A.O. Ivanov // J. of Magnetism and Magnetic Materials 1996. - vol.154. - p. 66-70.
45. Нечаева, О.А. Структурная организация магнитных коллоидов в электрическом и магнитном полях текст.: Дис. Канд. физ.-мат. наук: 01.04.13 / Нечаева Оксана Александровна- Ставрополь, 2003. 140 с.
46. Kozhevnikov, V.M. Inductivity of a stratum magnetic fluid in electrical and magnetic fields тескт. / V.M. Kozhevnikov, T.F. Morozova // Magnetohydrodynamics. 2001. - Vol.37. - № 4. - p. 383-388.
47. Морозова, Т.Ф. Формирование структуры в магнитной жидкости при воздействии поляризующего напряжения тескт.: Дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Морозова Татьяна Федоровна. Ставрополь, 2002. - 150 с.
48. Duan, X. Electric-Field-Induced Phase Separation and Labyrinthine Patterns in nanocolloids текст. / X. Duan, W. Luo, B.Wacaser and Robert C. Davis // Phys. rev. E.-2001.-vol. 65.-p. 029638.
49. Филиппов, E. В. Влияние объемного заряда на движение дисперсных частиц в плоскопараллельном конденсаторе текст. / Е. В. Филиппов, В. П. Усенко // Электронная обработка материалов. 1988. - №4. - с. 33-36.
50. Werth, J.H. Agglomeration of charged nanopowders in suspensions текст. / J.H. Werth, M. Linsenbiihler, S.M. Dammer, Z. Farkas, H. Hinrichsen К.- E. Wirth, and D.E. Wolf// J. Powder technol. 2003. - 133. - p. 106-112.
51. Чеканов, В.В. Синхронизация автоволновых процессов в магнитной жидкости текст. / В.В .Чеканов, Н.В. Кандаурова, Е.А. Бондаренко // 10-я Междунар. Плесская конф. по магнитным жидкостям: сб. науч. тр./ Плес, сентябрь, 2002.-С. 103-107.
52. Чеканов, В.В. Интерференция света в тонкой плёнке на границе с магнитной жидкостью текст. /В.В. Чеканов // Всесоюзная конференция по магнитным жидкостям: Тез. докл./ Плёс,17-20 мая 1988 г. С.128-129.
53. Чеканов, В.В. Уравнение автоволнового процесса в приповерхностном слое магнитной жидкости на границе с электродом текст. / Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А. // Вестник СГУ.- Ставрополь: Изд-во СГУ.- 2001.- Вып. 28.- с. 31-34.
54. Чеканов, В.В. Автоволны в приэлектродной области с магнитной жидкостью в магнитном поле тескт. /В.В. Чеканов, Е.А. Бондаренко // Вестник СГУ.- Ставрополь: Изд-во СГУ.- 2003.- Вып. 34. с. 37-40.
55. Кандаурова, Г.С. Возбужденное состояние и спиральная динамическая доменная структура в магнитном кристалле тескт. / Г.С. Кандаурова, А.Э. Свидерский // Письма в ЖЭТФ.-1988.- т.47.- с. 410.
56. Кандаурова, Г. С. Новые явления в низкочастотной динамике коллектива магнитных доменов тескт. / Г.С. Кандаурова // УФН 2002 - т. 172- №10-с. 1156- 1187.
57. Химический энциклопедический словарь, текст. / М.: Сов. Энциклопедия, 1983. 792 с.
58. Кикоин К. Таблицы физических величин. Справочник текст. / К. Кикоин М.: Атомиздат, 1976.- 1008 с.
59. Фертман, В.Е. Магнитные жидкости тескт. / В.Е. Фертман- Минск: Вышэйная школа, 1988 183с.
60. Диканский, Ю.И. К вопросу о магнитогранулометрии в магнитных жидкостях текст. / Ю.И. Диканский // Магнитная гидродинамика 1984 - № 1.- с.123-126.
61. Хоровиц, П. Искусство схемотехники текст. / Хоровиц П., Хилл У. Пер. с англ. М.: Мир, 2003. - 704 с.
62. Справочник по электротехническим материалам. В Зх т. Том 2.текст. / Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкого, Б.М. Тареева М.: Энергоатомиздат, 1987 г. - 464 с.
63. Кожевников, В.М. Электрофизика поверхностных явлений в коллоиде высокодисперсного магнетита текст. / В.М. Кожевников, Ю.А. Ларионов Д.С. Мельченков // Всероссийская научно-практическая конференция
64. Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Тезисы докладов / Ставрополь, 2001. С. 76-77.
65. Кожевников, В.М. Электрокинетические свойства тонкого слоя магнитной жидкости текст. / В.М. Кожевников, Ю.А. Ларионов, Т.Ф. Морозова // 8-я Междунар. Плесская конф. по магнитным жидкостям: сб. науч. тр./ Плес, сентябрь, 1998. с.40-43.
66. Касандрова, О.А. Обработка результатов измерений текст. / Касандрова О.А., Лебедев В.В.-М.: Наука, 1970.- 104с.
67. Тойнберг, П. Оценка точности результатов измерений тескт.: Пер. с нем. / П. Тойнберг- М.: Энергоатомиздат, 1988. 88с.
68. Евтихиев, Н.Н. Измерение электрических и неэлектрических величин / Н.Н. Евтихиев, Я.А. Купершмидт, В.Ф. Папуловский, В.Н. Скугорев ; Под. общ. ред. Н.Н. Евтихиева. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352с.
69. Атаманян, Э.Г. Методы и средства измерения электрических величин текст. / Э.Г. Атаманян, Ю.В. Портной, Ю.Д. Чепурнова.- М.: Высшая школа, 1974.-232с.
70. Kozhevnikov, V.M Self-organizing process in the magnetic fluid layer текст. / V.M. Kozhevnikov, I.Yu. Chuenkova, M.I. Danilov, S.S. Yastrebov // Magnetohydrodynamics. 2005. - Vol. 41.- № 1. - P.53-62.
71. Kozhevnikov, V.M. Features of self-organization in magnetic fluid layers under a strong electric field текст. / V.M. Kozhevnikov, I.Yu. Chuenkova, M.I. Danilov, S.S Yastrebov // Magnetohydrodynamics. 2005. - Vol. 41- № 3. -P.231-238.
72. Кожевников, В.М. Самоорганизация слоя магнитной жидкости в сильных электрических полях текст. / В.М. Кожевников, И.Ю. Чуенкова, М.И. Данилов, С.С. Ястребов // Письма в Журнал Технической Физики. -2005. Т. 31.- №. 21. - С.64-67.
73. Кожевников, В.М. Электрические свойства слоя магнитной жидкости под действием сильных электрических полей текст. / В.М. Кожевников,
74. И.Ю. Чуенкова, М.И. Данилов, С.С. Ястребов // Вестник Сев-КавГТУ. 2005. - №3. - С.54-58.
75. Кожевников, В.М. Динамика развития процессов самоорганизации в тонком слое магнитной жидкости при воздействии постоянного электрического поля текст./ Кожевников В.М. Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. // ЖТФ. 2006. - Т.76.- №7. - С. 129-131.
76. Kozhevnikov V.M. Electric properties of the magnetic fluid layer in strong electric fields текст. /Kozhevnikov V.M., Chuenkova I.Yu., Danilov M.I., Yastrebov S.S. // Magnetohydrodynamics. 2006. - Vol. 42.- № 1. - P.31-37.
77. Ястребов, С.С. Наблюдение структур и вихрей в слое магнитной жидкости текст. / Ястребов С.С., Данилов М.И. // 12-я Всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых: сб. тезисов./ Новосибирск, 2006. С.359-360.
78. Стишков, Ю.К. Электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках текст. /Ю.К. Стишков, А.А. Остапенко JL: изд-во ЛГУ, 1989173 с.
79. Чеканов, В.В. Кинетика образования приэлектродного слоя магнитной жидкости в электрическом поле текст. / Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева Е.Н. // Вестник СГУ. Ставрополь: Изд-во СГУ. - 2005. - С.85-92.
80. Дискаева, Е.Н. Исследование свойств приэлектродного слоя магнитной жидкости по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям текст.: дис. канд физ.-мат. наук: 01.04.13 / Дискаева Елена Николаенва-Ставрополь,2006 153 с.128
81. Tonks, L. A theory of Liquid Surface Rapture by a Uniform Electric Field текст. / L. Tonks // Phys.Rev.- 1935.- vol. 48.- P. 562-568.
82. Левин, В.Г. Физико-хичическая гидродинамика текст. / В.Г Левич, М.: Физматгиз, 1959- 699с.
83. Грабовский, Ю.П. Некоторые особенности стабилизации МЖ на водной основе текст. / Ю.П. Грабовский, А.В. Лисин // 12-я Междунар. Плесская конф. по магнитным жидкостям: сб. науч. тр./ Плес, сентябрь, 2006. с.10-14.
84. Шагрова, Г.В. Динамика микрокапельных агрегатов в магнитном поле текст. / Г.В. Шагрова, В.И. Дроздова // 12-я Междунар. Плесская конф. по магнитным жидкостям: сб. науч. тр./ Плес, сентябрь, 2006. с. 196-201.
85. Richardson, J.F. Sedimentation and Fluidization Richardson текст. J.F. Richardson, W.N. Zaki // Trans. Inst. Chem. Eng. 32-35 (1954).
86. Бетчелор, Жд. К. Введение в динамику жидкости текст. / Жд. К. Бетчелор. М.: Регулярная и хаотическая динамика, 2004- 769 с.
87. Борн, М. Основы оптики текст. /М. Борн, Э. Вольф-М.: Наука, 1970856 с.
88. Джексон, Дж. Классическая электродинамика текст. / Джексон Дж. Пер. с англ. М.: Мир, 1965. - 700 с.
