Электрокинетические явления в системах макро- и микрокапель магнитных коллоидов

Чуенкова, Ирина Юрьевна

Электрокинетические явления в системах макро- и микрокапель магнитных коллоидов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Чуенкова, Ирина Юрьевна АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Ставрополь МЕСТО ЗАЩИТЫ

2010 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Электрокинетические явления в системах макро- и микрокапель магнитных коллоидов»

Автореферат диссертации на тему "Электрокинетические явления в системах макро- и микрокапель магнитных коллоидов"

9 10-3 3 2765

Чуенкова Ирина Юрьевна

На правах рукописи

ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В СИСТЕМАХ МАКРО- И МИКРОКАПЕЛЬ МАГНИТНЫХ КОЛЛОИДОВ

Специальность 01.04.07 - «Физика конденсированного состояния»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Ставрополь - 2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет» Федерального Агентства по Образованию, г. Ставрополь

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Кожевников Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Зубарев Андрей Юрьевич доктор физико-математических наук, профессор Благин Анатолий Вячеславович доктор физико-математических наук, доцент Михнев Леонид Васильевич

Ведущая организация: Институт механики сплошных сред

Уральского отделения РАН, г. Пермь.

Защита состоится 23 апреля 2010г., в 10 час. 00 мин., на заседании диссертационного совета Д 212.245.06 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет» по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова 2, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет»

Автореферат разослан «_»_2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат физико-математических наук

Лисицын С.В.

государственна*

БИБЛИОТЕКА _2Э1»_

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы определяется интересом к исследованию многообразия процессов, происходящих в равновесных формах ограниченных объемов (каплях) жидкостей под действием внешних полей. Известным является тот факт, что свойства вещества в ограниченных объемах отличаются от свойств вещества в объеме из-за проявления размерных- эффектов. Наглядное представление об изменении свойств жидкости при переходе ее из свободного состояния в приповерхностное можно получить, рассматривая каплю жидкости или ее тонкий плоский слой. Диспергирование жидкости на капли, и поведение отдельных капель играет ведущую роль в технологиях нанесения покрытий, распыления топлива в двигателях, струйной печати, сепарации, капельного охлаждения и многих других. Разработаны принципиально новые эффективные электрокаплеструйные технологии для различных отраслей промышленности, исполнительным элементом которых является «управляемая» капля (органической или неорганической жидкости, капля эмульсии или суспензии биологических продуктов). Воздействуя на каплю, целенаправленно изменяют ее параметры и тем самым обеспечивают гибкость процесса управления. Несмотря на значительный интерес к рассматриваемой проблеме, до сих пор не найдено адекватного описания взаимодействия капель с внешними полями даже для простых ситуаций. Большая часть исследований проведена для капель идеально проводящих жидкостей или идеальных диэлектриков. Вместе с тем, свойства реальных жидкостей, тем более, коллоидных, могут существенно отличаться от модельных представлений. Эффективность управления динамикой капель коллоидов и, в частности, магнитных определяется уровнем понимания закономерностей их взаимодействия с внешними полями. Особый интерес вызывает взаимодействие капель таких коллоидов, как магнитные жидкости (МЖ), с электрическим и магнитным полями. Искусственно созданные высокодисперсные коллоиды ферро- и ферримагнетиков - магнитные жидкости сочетают в себе магнитные свойства в магнитном поле, свойства диэлектриков в электрическом поле и подвижность, характерную для классических жидкостей.

ми полями заключается также в простоте и доступности экспериментальных исследований, высокой стабильности коллоида в отсутствии внешних воздействий и малом размере дисперсных частиц (~10 нм). Использование в данной работе магнитных жидкостей оправдано тем, что результаты, полученные для капель МЖ, остаются справедливыми как для известных магни-тодиэлектрических коллоидов, композиционных сред, так и для вновь синтезируемых материалов с накоразмерными частицами. Вовлечение в рассмотрение коллективного поведения частиц твердой фазы в приповерхностном слое капли МЖ приводит к существенному расширению видения явлений на границе раздела фаз. обусловленных взаимодействием электрических, магнитных и поверхностных сил.

В данной диссертационной работе изложены результаты исследований, выполненных в 1985 - 2009 годах. Работа выполнялась в соответствии с Координационными планами АН СССР по направлению 1.3 «Физика твердого тела», постановлением Госкомитета СССР по науке и технике N 678 от 21.12.83 г. «О развитии работ по созданию и внедрению в народном хозяйстве оборудования, машин и приборов с использованием магнитных жидкостей», Комплексной программой Минвуза РСФСР на период до 1990 г. по проблеме «Магнитные жидкости», ежегодными планами НИР СевКавГТУ.

Цель и задячи исследования: целью работы является установление взаимосвязи механизмов деформации, потери устойчивости и распада на отдельные фрагменты капель магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях с процессами структурообразования твердой фазы в приповерхностном слое капель.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучались гидростатические и гидродинамические ситуации, включающие истечение, деформацию и потерю устойчивости неподвижных и вращающихся капель магнитных жидкостей в электрическом и магнитном полях с одновременным контролем параметров их формы и теоретическим анализом наблюдаемых явлений.

2. Осуществлялся поиск и анализ взаимосвязи процессов структурообразования твердой фазы в приповерхностном слое под действием постоянного и переменного электрических полей с параметрами деформируемой капли магнитной жидкости.

3. Выявлялись особенности электрофизических свойств приповерхностного слоя, обуслсвленные процессами образования в нем динамических структур под действием постоянного и переменного электрических полей.

4. Анализировались поверхностное и межфазное натяжения магнитных жидкостей различного химического состава и концентрации твердой фазы по фигурам равновесия капель во внешних полях.

5. Проводились усовершенствование известных и разработка новых практических применений капель магнитных жидкостей, основанных на управлении их параметрами в электрическом и магнитном полях.

Научная новизна:

' увеличение деформации капли при совпадении направлений электрического и магнитного полей и достижение компенсации деформации, если поля направлены ортогонально. Обнаружено, что в электрическом поле критической напряженности капля МЖ теряет устойчивость, которая выражается в заострении концов капли и отделении от них дочерних капел.э. Оценено влияние коллинеарного и ортогонального магнитных полей на критическую напряженность электрического поля.

2. Обнаружено изменение формы капли, характера движения и порога устойчивости капли МЖ во вращающемся магнитном поле при дополнительном воздействии стационарного электрического (магнитного) поля, приводящее к переходу вращательного движения в колебательное относительно вектора напряженности электрического (магнитного) поля. Определено соотношение напряженностей полей при критическом переходе вращательного движения капли магнитной жидкости в колебательное.

3. Изучено взаимодействие капель МЖ, сформированных в агрегат, в зависимости от взаимных направлений и напряженностей электрического, магнитного полей, а также оси агрегата. Показано, что при изменении напряженностей и ориентации внешних полей капли могут как притягиваться, так и расталкиваться.

4. Рассмотрено влияние структурной организации дисперсной фазы приповерхностного слоя капли МЖ в электрическом поле на ее деформацию. Систематизированы типы структурных образований и их трансформация в зависимости от величины, времени воздействия приложенного напряжения и толщины слоя МЖ, выявлены новые динамические структуры в виде вращающихся колец, вихрей, «больших» лабиринтов размером до 5 мм.

5. Впервые исследованы автоколебания постоянного напряжения на электродах ячейки со слоем МЖ, возникающие при протекании в ней постоянного тока, задаваемого внешним источником тока. Показано, что возникновение и прекращение автоколебаний сопровождается изменением структурной организации приповерхностного слоя.

6. Установлено, что слой магнитной жидкости при наличии в нем структурных образований представляет как в постоянном, так и в низкочастотном переменном электрическом поле активную нелинейную среду, свойства которой зависят от толщины слоя; при одновременном воздействии постоянного и переменного низкочастотного электрических полей он может проявлять свойства как линейного, так и нелинейного элемента в зависимости от величины постоянного напряжения, амплитуды и частоты переменного напряжения.

7. Обнаружены особенности электрофизических свойств структурированного слоя МЖ, заключающиеся в том, что действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости магнитной жидкости в слое при одновременном воздействии постоянного и переменного низкочастотного напряжений может принимать отрицательное значение.

8. Экспериментально получены данные по поверхностному натяжению магнитных жидкостей и показано, что коэффициент поверхностного натяжения МЖ зависит от их химического состава, концентрации твердой фазы и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля Н < 10 кА/м.

9. Проведены оценки формы и объема свободной невесомой капли, а также капли, истекающей из отверстия, в магнитном поле, получены количественные оцекки отклонения формы свободной капли от эллипсоида вращения, обнаружено изменение объема истекающей из отверстия капли МЖ при изменении напряженности воздействующего магнитного поля.

10. При использовании слоя магнитной жидкости в качестве активного диэлектрика емкостного элемента последовательного колебательного контура показана возможность управления резонансным током и добротностью контура путем изменения напряженности постоянного электрического или магнитного полей.

11. Разработан электрический способ диспергирования МЖ, позволяющий синтезировать эмульсии на основе магнитной жидкости с высокой концентрацией дисперсной фазы и, таким образом, повысить чувствительность эмульсии к магнитному полю. Оптимизирован состав магнитных эмульсий, использующихся е технике магнитной записи и дефектоскопии.

Достоверность:

достоверность представленных в диссертационной работе результатов обеспечивается использованием апробированных методик исследования, применением стандартных приборов и оборудования при проведении измерений, анализом погрешностей измерений. Основным экспериментальным методом является визуализация и контроль процессов взаимодействия капель МЖ с внешними полями, а также процессов структурообразования в приповерхностном слое капель МЖ при помощи современных методов цифровой фотографии и видеозаписи, компьютерной обработки экспериментальных данных. Короткие времена экспозиции и использование для наблюдений современных видеокамер позволяют наблюдать детали процессов с высоким временным и пространственным разрешением. В работе использованы только устойчивые высокодисперсные образцы магнитной жидкости. Сформулированные в диссертации научные положения и выводы не противоречат известным положениям физики конденсированного состояния, электрофизики и физики магнитных явлений; согласуются с накопленным опытом исследования капель магнитных и диэлектрических жидкостей. Основные результаты и сделанные выводы многократно доложены и обсуждены на Международных, Российских и других научных конференциях.

Область применения результатов:

1. Проведенные исследования закономерностей устойчивого и неустойчивого состояния капель магнитной жидкости могут быть использованы для объяснения процессов, реализующихся на границе раздела несмешивающих-ся жидкостей, то есть в ситуациях, часто встречающихся в физике конденсированного состояния, коллоидной химии и химической технологии. Трактовка явлений неустойчивости полезна при электростатическом распылении инсектицидов и топлив, получении порошков тугоплавких металлов.

2. С процессами образования динамических структур и реализацией неустойчивого состояния приходится сталкиваться при анализе грозовых явлений, града, воронок, смерчей, огней св. Эльма, плоских молний, торнадо и других явлений. Именно эти давно известные, но до сих пор полностью не осмысленные на физическом уровне природные феномены служат одной из причин интереса к возможности моделирования аналогичных процессов в лабораторных условиях.

3. Практическую значимость имеют предложенный электрический способ диспергирования эмульгированных капель МЖ (А.с. [33]) и результаты оптимизации состава эмульсий магнитных жидкостей для дефектоскопии (А.с.[34, 37]).

4. Полученные результаты используются в научно-исследовательской работе студентов и аспирантов кафедры теоретической и общей электротехники СевКавГТУ, в учебном процессе при изучении дисциплин «Теоретические основы электротехники», «Техника высоких напряжений», курсов по выбору.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты теоретического анализа и экспериментального исследования деформации и устойчивости капель магнитной жидкости при одновременном воздействии на них электрического и магнитного полей. Обнаруженную потерю устойчивости капель магнитной жидкости в электрическом поле и влияние на нее магнитного поля, направленного коллинеарно или ортогонально электрическому полю. Положение о трансформации капли из трехосного эллипсоида в эллипсоид вращения при ортогонально направленных электрическом и магнитном полях и вывод условий трансформации.

2. Экспериментальное подтверждение модели взаимодействия капли магнитной жидкости с вращающимся магнитным полем при дополнительном воздействии стационарного электрического (магнитного) полей. Положение о критическом переходе вращательного движения капли магнитной жидкости в колебательное относительно вектора напряженности стационарного электрического (магнитного) поля и определение его условий.

притяжение капель в зависимости от взаимных направлений оси агрегата, векторов электрического и магнитного полей.

4. Связь деформации капли магнитной жидкости с образованием динамических структур в ее приповерхностном слое и их трансформацией при изменении напряженности постоянного поля, времени его воздействия, а также толщины слоя. Выявленные закономерности динамики структурных образований дисперсной фазы магнитной жидкости в слое и новые типы структур, образующиеся в постоянном электрическом поле, а также при одновременном воздействии постоянного и переменного низкочастотного электрических полей. Изменение структурных образований в зависимости от плотности задаваемого постоянного тока, протекающего через слой магнитной жидкости, в режиме автоколебаний постоянного напряжения.

5. Положение о том, что при наличии структурных образований приповерхностный слой капли МЖ представляет как в постоянном, так и в переменном низкочастотном электрическом поле активный нелинейный элемент; при одновременном воздействии постоянного и низкочастотного переменного электрических полей слой МЖ в зависимости от напряженности постоянного поля, амплитуды и частоты переменного поля проявляет свойства как линейного, так и нелинейного элемента.

6. Особенности электрофизических свойств структурированного приповерхностного слоя, заключающиеся в том, что действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости магнитной жидкости в слое при одновременном воздействии на него постоянным и переменным низкочастотным электрическими полями в зависимости от соотношения напряженно-стей полей может принимать как положительное, так и отрицательное значение.

7. Экспериментально установленные зависимости коэффициента поверхностного натяжения магнитных жидкостей различного химического состава от концентрации твердой фазы в жидкости-носителе. Положение о независимости коэффициента поверхностного натяжения МЖ от напряженности магнитного поля И < 10 кА/м. Результаты анализа истечения капли МЖ из отверстия в горизонтальной плоскости, показывающие изменение ее формы и объема в зависимости от направления и напряженности воздействующего магнитного поля.

8. Использование слоя МЖ в качестве активного диэлектрика емкостного элемента электрического колебательного контура, резонансные характеристики которого регулируются постоянным электрическим или магнитным полем.

9. Способ электрического диспергирования капель МЖ и устройство для его реализации, позволяющие эмульгировать магнитные жидкости, плотность которых в ].,4..Л,6 раз превышает плотность воды, и получать устойчивую эмульсию, которая обладает повышенной чувствительностью к магнитному полю.

Апробация работы: проводилась на Всесоюзны;; конференциях по магнитным жидкостям (Плес, 1985, 1988, 1996, 2000); Рижских совещаниях

по магнитной гидродинамике (Юрмала, 1987, 1990); Всесоюзном совещании по физике магнитных жидкостей (Ставрополь, 1986; Душанбе, 1988) Международных конференциях по магнитным жидкостям (Riga, 1989, 1995; Paris, 1992; Bremen, 2001; Delhi, 2003; Плес, 2002, 2004, 2006, 2008); III Конференции по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине (Сухуми, 1989), Научно-методических конференциях «Университетская .наука-региону» (Ставрополь, 1997, 1998, 2004, 2005); XXIX научно-технической конференции (Ставрополь, 1999); Российской научно-практическая конференции «Физико-технические проблем ы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (Ставрополь, 2001); XXX -XXXVI научно-технических конференциях СевКавГТУ (Ставрополь, 2002 -

2008); VII Международной конференции "Современные проблемы электрофизики и ЭГД жидкостей" (Санкт-Петербург, 2003); III International Conference «Fundamental Problems of Physics» (Казань, 2005); IV Международной научно-практическая конференция "Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и механотронике" (Новочеркасск, 2005); II Международной научно-практической конференция "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (Санкт-Петербург, 2006); Всероссийской научной конференции "Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем" (Ставрополь, 2007), XVI Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь,

2009).

Основные результаты изложены в 54 публикациях, в том числе в 16 реферируемых работах из перечня изданий ВАК РФ.

Структура и объем работы: диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации составляет 312 страниц, из них 141 рисунок, 10 таблиц; список цитируемой литературы состоит из 303 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель работы, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор и анализ теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованию статических и динамических процессов в ограниченных объемах жидкостей (каплях и слоях) при внешних воздействиях. Рассмотрены процессы взаимодействия капель диэлектриков с электрическими полями и капель магнитных жидкостей с магнитными полями. Приведены имеющиеся в литературе сведения о поверхностных и межфазных явлениях на границе раздела коллоидных, в том числе магнитных, жидкостей, о процессах эмульгирования диэлектрических и магнитных жидкостей. Уделено внимание работам, посвященным процессам структурирования, происходящим на границе раздела фаз. Классифицированы типы агрегатов в объеме и слое магнитных жидкостей, образующиеся в магнитных и элек-

трических полях. Проанализированы работы, в которых исследуются электрофизические свойства тонкого слоя диэлектрических и магнитных жидкостей и влияние на них электрического и магнитного полей. На основании литературного обзора сделано обоснование выбранного направления работы и показана актуальность сформулированных во введении задач исследования.

Во второй 1главе описан объект исследования — капли магнитной жидкости и установки для исследования их взаимодействия со стационарными и вращающимися электрическими и магнитными полями. Использованы капли магнитных жидкостей типа «магнетит - керосин», «магнетит - вода», «феррит кобальта - керосин»; стабилизаторы — олеиновая кислота, олеат натрия и другие. Оценены погрешности измерений, которые составляют 1 % в определении напряженности магнитного поля /-/, 10 % в определении напряженности электрического поля Е при разности потенциалов между электродами и= 0,2...I кВ и 5 % - при С/ > 1 кВ. Показано, что во внешнем электрическом поле капля МЖ, взвешенная в немагнитной среде, принимает форму, близкую к эллипсоиду вращения, длинной осью направленного вдоль вектора £. В электрическом поле напряженностью £ < 70 кВ/м и магнитном поле напряженностью Н < 4 кА/м капли МЖ имеют идентичные формы. Деформация капли МЖ при одновременном воздействии коллинеарно направленных полей указанных напряженностей соответствует суперпозиции деформаций в каждом из них. С увеличением напряженностей магнитного и электрического полей экспериментально измеренная деформация капли превышает расчетную. Различие в деформациях связывается с образованием динамических структур в приповерхностном слое капли в электрических полях (рис. 1 кривая 1 — деформация капли в электрическом поле, 2 - деформация капли в магнитном поле, 3 и 4 - расчетная и экспериментальная деформации капли в колдинеарных электрическом и магнитном полях). При достижении критической напряженности электрического поля возникает неустойчивость поверхности капли МЖ, выражающаяся в заострении ее концов и эмиссии дочерних капель из вершин. Коллинеарное магнитное поле напряженностью Я=7кА/м приводит к незначительному увеличению критической напряженности электрического поля, а ортогональное поле той же напряженности уменьшает ее в несколько раз (рис.2). Зависимость деформации капли от напряженности электрического поля имеет гистерезис.

При анализе взаимодействия капли МЖ с электрическим и магнитным полями считается, что ее форма соответствует эллипсоиду вращения, поэтому за один из основных ее параметров принимается эксцентриситет:

где а - большая, Ь - малая полуоси соответственно. Исходя из расчета сил, действующих на единичную площадку поверхности раздела двух диэлектриков в электрическом поле и двух магнетиков в магнитном поле, показано, что коллинег.рно направленное электрическое поле является дополнительным фактором деформации капли МЖ в магнитном поле, а ортогонально

(1)

- приводит к компенсации деформации капли. В ортогональных полях капт ля МЖ, имея в общем случае форму трехосного эллипсоида, при определенном соотношении напряженностей полей трансформируется в эллипсоид вращения. Трансформация формы капли происходит при условии пропорциональности квадрата напряженности магнитного поля квадрату напряженности электрического поля, причем коэффициент пропорциональности к определяется магнитными и электрическими свойствами системы «капля МЖ - немагнитная среда»:

где а, ае - поляризуемости вещества капли и среды, X,— магнитная восприимчивость МЖ в капле, пх, пу - деполяризующий и размагничивающий факторы вдоль осей х и у соответственно; при этом вектор напряженности электрического поля направлен вдоль горизонтальной оси ОХ,

I 1

магнитного поля - вдоль вертикальной оси ОУ, д=---, 1=-

i + пюа, 1+ "(„*,

е0 . fio - электрическая и магнитная постоянные. Выражение (2) записано в представлении МЖ идеальным диэлектриком. С учетом накопления свободных зарядов qs на границе раздела трансформация трехосного эллипсоида в эллипсоид вращения выполняется при условии:

Hl =k,Él +к2Е,, (3)

^ = к =

Мо(пухт]-1) _qs(l-nIa¿) Кг--7 Л, (5)

Переход к магнитным и электрическим числам Бонда при расчете условий трансформации формы капли МЖ не устраняет размерного фактора, что связывается с возникающими структурными образованиями дисперсной фазы в приповерхностном слое капли в электрическом псле (рис. 3).

При взаимодействии капли МЖ с вращающимся магнитным полем, она участвует в простом вынужденном движении - ее длинная ось вращается с угловой частотой а> = 2jtv . Направление большой полуоси капли при ее вращении отстает от направления поля на некоторый угол отставания а [2]. Анализ зависимости полной энергии капли МЖ от эксцентриситета при определенных значениях напряженности поля и частоты свидетельствует о возможности как устойчивого (минимум), так и неустойчивого ее состояния (максимум) [3]. Экспериментально установлено, что при постоянной напряженности магнитного поля выше некоторой величины Н > Н* с увеличением угловой частоты магнитного поля капля вытягивается, и при достижении критической частоты со* теряет устойчивость, разрываясь на части, количе-

ство которых зависит от напряженности магнитного поля (рис. 4). Капля превращается в цепЕ. соединенных перемычками эллипсоидов, которые вращаются вокруг центра масс с угловой частотой, равной частоте вращения поля. При уменьшении угловой скорости после разрыва слияние капель происходит при частоте, меньшей частоты разрыва, и разница между этими частотами возрастает с увеличением напряженности поля. Если напряженность поля Н < Н* , то с увеличением частоты вращения эксцентриситет капли сначала растет, однако, начиная с некоторой частоты со, уменьшается, и капля стягивается в сплюснутый эллипсоид вращения. После этого капля остается устойчивой при любом значении со. При напряженности поля, равной Н*, наблюдается так называемый «предкритический» период, когда, начиная с некоторой угловой скорости, капля разрывается на две части, которые затем снова сливаются, и процесс повторяется. Увеличение напряженности поля при постоянной частоте вращения всегда приводит к неустойчивости капель с последующим их разрывом. Количество частей, на которые разрывается капля, при постоянной напряженности поля зависит от частоты вращения.

Наличие стационарного электрического поля Ест, вектор напряженности которого ориентирован в плоскости вращения вектора НВр, приводит к изменению характера взаимодействия капли магнитной жидкости с вращающимся магнитным полем, особенно в области низких частот вращения. Полная энергия капли является функцией эксцентриситета и угла отставания, которые в свою очередь изменяются во времени. На основании анализа полной энергии капли и основного уравнения ее движения получены зависимости эксцентриситета капли и угла отставания от времени. Установлено, что эксцентриситет изменяется во времени по кривой, близкой к циклоиде, с периодом, равным половине периода вращения магнитного поля, зависимость угла отставания от времени имеет вид:

' 1 . К, 4

— агоэт .

2 ф<1 + К1э+2К:)Кмсо5(2со!)

Кэ 5ш(2аг)

+ —агсБт-

(6)

2 ^К11+К1 + 2КХ1Кэсо${2со1) где Км, Кэ - моменты магнитных и электрических сил, действующих на каплю. Для зависимостей эксцентриситета е{() и угла отставания а(1) от времени получено удовлетворительное согласие теории и эксперимента (рис. 5 кривая чй— , когда векторы напряженностей вращающегосяв статике магнитного пол, г - полей ориентированы в одной плоскости. Деформация капли исследуется, и - ского и магнитного полей скомпенсировано, капля принимает форму шар, 4 -теоретическая кривая и рис. 6). В слабых полях (/-/ < 2 кА/м, ЕСт = 50 кВ/м) с увеличением частоты вращения максимальный эксцентриситет капли, определенный в момент времени, когда векторы Ест и Нщ' направлены вдоль одной прямой, стремится к нулю, то есть капля стягивается в сферу и остается целой при любых частотах вращения.

Рис. 1 - Деформация капли МЖ диамет- Рис. 2 - Потеря устойч ивости каплей в ром с! =1,95 мм в коллинеарных элек- электрическом поле при Н- 0; Я = 2,4 кА/м; трическом и магнитном полях Я = 3,6 кА/м; Я = 4,8 кА/м;

а) соосное поле, б) ортогональное

8м

о х

Г)

Рис. 3 -Зависимость Я.2 от £? для капель диаметрами ¡£=1,52 мм (х), 2,10 мм (+) и 3,25 мм (•)

' /Г

Рис. 5 - Зависимость е капли от времени в течение периода вращения поля нок 2.24). Экспериментально полученная зависимость

Рис. 4 - Этапы деления капли МЖ во вращающемся магнитном поле

''Л

\ \.

ч /

Л/

Рис. 6 - Зависимость угла отставания от времеии в течение периода вращения поля ([-эксперимент; 2—теоретическая кривая)

С увеличением напряженности магнитного поля при постоянной напряженности электрического поля и частоте вращения подобного эффекта не наблюдается. Максимальный эксцентриситет капли при увеличении частоты вращения поля уменьшается незначительно, и, начиная с некоторого порогового значения напряженности, капля делится на две равные части. Несколько иная ситуация наблюдается, если изменяются напряженности электрического и магнитного полей, а частота вращения остается постоянной. С увеличением напряженности вращающегося магнитного поля всегда достигается разрыв капли. Увеличение напряженности Ест при неизменной частоте вращения и напряженности магнитного поля приводит к тому, что капля прекращает вращаться, вместо вращения ее большая ось колеблется относительно вектора Ест- Действие электрического поля приводит к увеличению эксцентриситета, в результате чего снижается устойчивость капли по отношению к разрыву.

Одновременное воздействие на каплю МЖ вращающегося Hßp и стационарного магнитных полей Нет приводит в ряде случаев к эффектам, аналогичным действию дополнительного электрического поля; изменению эксцентриситета и угла отставания во времени. Деформация капель рассматривается при следующих взаимных направлениях векторов вращающегося Ннг и стационарного Нет магнитных полей:

а) векторы Нвр и Нет ориентированы в одной плоскости. Сложение векторов стационарного Нет и вращающегося полей Нвр Дает изменение модуля результирующей напряженности поля от минимального Н = \НСТ - Нвр I до

максимального Н — |-^ст + Н8Г\ значения. На основании анализа полной энергии капли и основного уравнения ее движения также найдены зависимости e(t) и a(t). Зависимость e(t) представляет циклоиду с периодом, равным периоду вращения магнитного поля, амплитуда колебаний которой возрастает с ростом Нст .Зав исимость a(t) при малых напряженностях Нет близка к синусоидальной функции. Увеличение напряженности стационарного магнитного поля Нет аналогично действию электрического поля приводит к тому, что капля прекращает вращаться, вместо вращения наблюдаются колебания ее большой оси относительно вектора напряженности Нет- Зависимость Нцр(Нст) при переходе вращательного движения капли в колебательное является прямой, угол наклона которой к оси абсцисс определяется при прочих равных условиях размером капли. Воздействие стационарного магнитного поля Нет значительно повышает устойчивость капель к разрыву. Неустойчивость поверхности капли не возникает во всем диапазоне исследуемых частот (со = 0...20 с"1) и напряженностей полей (Не т = 0... 4 кА/м, Нвр= 0... 9 кА/м).

б) векторы Нw и Нет ориентированы в ортогональных плоскостях. Капля МЖ деформируется и приходит в прецессионное вращение вокруг оси, проходящей через ее центр масс. При этом концы длинной оси деформированной капли описывают окружности в параллельных горизонтально располо-

женных плоскостях. При напряженности суммарного поля

меньшей некоторой критической величины Н*, увеличение частоты вращения поля приводит к уменьшению деформации капли (стягиванию ее в сферу). Величина Н* зависит от размера капли, частоты вращения магнитного поля, а также напряженности поля Нет- При Н > Н* деформация капли увеличивается, и при определенной частоте вращения происходит ее разрыв на несколько не равных по объему частей. Полученные зависимости Я* (Нет) в момент разрыва капли имеют минимум, положение которого сдвигается в сторону больших напряженностей Нет с уменьшением размера капли.

Взаимодействие объединенных в агрегат капель МЖ при одновременном воздействии на них стационарных электрического и магнитного полей исследуется при следующих взаимных направлениях в пространстве оси агрегата, задаваемого вектором п , векторов ЕнН. 1. Векторы Е, Н н п направлены коллинеарно. Характер взаимодействия капель зависит только от соотношения напряженностей электрического и магнитного полей. 2. Векторы Е и п коллинеарны, вектор Я-ортогонален им. Действие полей независимо от соотношения их напряженностей приводит к расталкиванию капель. 3. Векторы Еи И коллинеарны, вектор п ортогонален Ей Н. Агрегат стремится развернуться своей осью так, чтобы вектор п совпадал с направлением электрического и магнитного полей, и при угле между векторами Е, Н и п, равном -50°, агрегат распадается. 4. Векторы Нк п коллинеарны, векторы Е и п ортогональны. Агрегат не распадается при любых величинах напряженностей Е и Н. Увеличение Е при Я=соиЛ приводит к деформации капель вдоль вектора Ее последующей характерной для капель МЖ потерей устойчивости в электрическом поле. Если агрегат состоит из трех и более капель, он разворачивается так, что вектор Я составляет некоторый угол с направлением векторов Е и Я, и в электрическом поле напряженностью £>10 кВ/м капли располагаются хаотически.

Как показывает изучение свободной невесомой капли МЖ, ее способность деформироваться во внешних полях связана не только с магнитными и электрическими свойствами вещества капли и среды, но и с кинетическими процессами, протекающими в ее приповерхностном слое, в электрических полях.

В третьей главе рассмотрено возникновение и трансформация структур в приповерхностном слое капли МЖ в постоянном, переменном низкочастотном электрическом поле, а также при одновременном действии постоянного и переменного электрических полей. Установлено, что при воздействии постоянного электрического поля в слое МЖ происходит образование различных типов динамических структур, представляющих области повышенной концентрации твердой фазы. Проведен анализ структурообразования в тонком слое МЖ, при котором принимается, что структура состоит из проводящих частиц - «осадка» плотностью р,„ взвешенных в слабопроводящей жидкости - «газе» плотностью рА„

Процесс образования структур представляется переходом частиц из «газа» в «осадок». При неизменном общем количестве частиц в объеме N^\(pp+pg)dxdy динамика структурных образований описывается как [4]:

(до

С J . е>

К dt s J

где J , Jg— массовые потоки «осадка» и «газа» соответственно,/- функция, описывающая взаимные переходы «осадок» / «газ» и зависящая от их плотностей, локальной концентрации ионов с и напряженности электрического поля Е. В одномерном случае для периодического изменения скорости

V ~ ехр[Л( + ikx] и плотности «осадка» Р¡, ~ exp[/li + ikx\ на основании (7) получено:

XV = -{vk1 + g)V - Е(\ - ехр[-Л-(£)/с2 - ¿44])/?,,

Хр^-Оркгрр-аРр{\-Рр)У ' (8)

где V - вязкость, X — размерный параметр неоднородностей, а -коэффициент переноса частиц, I/¡i - величина, ограничивающая плотность структур, р — усредненная но вертикальной координате плотность частиц в однородном слое МЖ, к(Е) — коэффициент, зависящий от напряженности поля, к -волновое число. Показано, что коэффициентк(Е) отвечает за режимы образования и трансформации структур в пространстве и во времени. Он характеризует формирование ячеистой структуры в слабых полях, в сильных полях - трансформацию и объединение «динамических» структур, а также образование вихрей. Вид кривой Л{к) определяется напряженностью поля Е. При коэффициенте к< 0 и малой напряженности поля £ структуры в слое МЖ не образуются, и он сохраняет стабильное однородное состояние (рис. 7, кривая

1). При тех же параметрах слоя с увеличением напряженности поля Е при к= 0,55...0,95 величина -l(k) становится положительной (рис. 7, кривая

2), что указывает на формирование и объединение «динамических» структур со средним размером к0.

Если толщина приповерхностного слоя много меньше диаметра капли, то его можно рассматривать как локально плоский [5], поэтому для экспериментального исследования процессов структурообразования в электрическом поле плоскопараллельную стеклянную ячейку с напыленными электродами из In205'Sn02 заполняют слоем МЖ типа «керосин - магнетит». Толщина слоя составляет d = 20...200 мкм и задается изолирующей прокладкой с точностью ±5 мкм. Концентрация твердой фазы (р в МЖ составляет <р = 2...6%, образцы получают разбавлением исходного образца с <р = 14 % жидкостью-носителем. Формирование структур также рассматривается при протекании

через ячейку постоянного тока, задаваемого источником тока. Оптические наблюдения слоя МЖ сопровождаются регистрацией изображений в проходящем и отраженном свете с помощью цифровой фотокамеры. Используются режимы съемки одиночных изображений с разрешением 2592X1944, серии изображений с интервалом 1 с, видеофильмов с разрешением 640X480, 320X240 и частотой съемки 10, 15 кадров/с соответственно [6]. j Установлено, что под действием постоянного электрического поля в слое МЖ появляются динамические структуры, представляющие области повышенной концентрации твердой фазы. Структуры возникают за счет перераспределения локально заряженных областей повышенной концентрации твердой фазы во времени. Образование структур носит пороговый характер, пороговое напряжение Unop = 6 В. Форма, размеры и подвижность структур изменяются в зависимости от величины и времени воздействия напряжения (таб. 1, 2). Ячеистая структура неподвижна, лабиринтная структура перемещается со временем в межэлектродном пространстве. В отраженном свете при этом наблюдаются автоволны, обнаруженные в работе [7]. Если после восстановления макроскопической однородности на слой МЖ вторично воздействовать постоянным напряжением, в нем образуются структуры, отличные от структур, наблюдаемых при первичном воздействии. В зависимости от постоянного напряжения Un в слое МЖ толщиной 20...25 мкм образуются следующие типы структур:

• Un < 11... 12 В — формируется ячеистая структура.

• Un> 11... 12 В — в течение ~ 5 минут формируется нова!, не наблюдаемая ранее структура в виде вращающихся колец, размер которых увеличивается в течении 30 минут (рис.8). Формирование колец происходит в несколько стадий. Сначала на фоне уже существующей ячеистой структуры образуются области повышенной концентрации твердой фазы в виде капель размером 50...100 мкм. Затем капли объединяются в цепочки, цепочки замыкаются в кольца, внешний диаметр которых составляет 150...400 мкм. После установления равновесия в слое сосуществуют структуры двух типов: микрокапли, если размер структуры составляет менее 150 мкм, и кольца, если размер структуры составляет более 150 мкм. Кольца совершают вращательно-поступательное движение в горизонтальной плоскости меж электродного пространства со скоростью v = 100...200 мкм/мин, направление движения носит случайный характер. Частота вращения колец составляет ~ 1 об/мин, часть колец вращается по часовой стрелке, часть - против часовой стрелки. При сближении структуры объединяются, концентрация твердой фазы в кольцах и каплях со временем увеличивается. В отраженном свете при Un> 11... 12 В одновременно с образованием структуры в форме колец возникает поверхностная волна, распространяющаяся по кольцу. Направление вращения поверхностной волны и кольца совпадают, при этом частота вращения волкы составляет приблизительно 100 об/мин, кольца - 1 об/мин. При объединении микрокапель в цепочки волна с частотой ~ 2 Гц распространяется по цепочке, при закручивании цепочки в кольцо волна начинает распространяться по кольцу.

• Иц ~> 17...18 В - возникает «движущаяся» структура, которая перемещается в горизонтальной плоскости слоя, кольца и капли разрушаются. Скорость перемещения «движущейся» структуры зависит от напряженности поля. Появление «движущейся» структуры в слое приводит к образованию спиральных волн, наблюдаемых в отраженном свете.

Таблица I. Типы структурных образований в слое МЖ толщиной d = 150 мкм и картина, наблюдаемая в отраженном свете, в постоянном электрическом поле

Способ ^^■^^наблюдения Напряжение ^^^^ Un, В Проходящий свет Отраженный свет

6-16 Ячейки со средним размером 0,03-0,3 мм Изменение цвета оттемно-синсго до малинового

16-26 Разрыв ячеек и переход к лабиринтной структуре Возникновение и синхронизация автоволн с одним или несколькими пейсмекерами

26-65 Лабиринтная структура Хаотизация поверхностных волн

65-90 Переход лабиринтной структуры в ячеистую Возникновение спиральных волн, гасящих пейсмекеры

90-250 Увеличение размера ячеек до 3 мм Спиральные волны

Таблица 2. Типы структурных образований в слое МЖ толщиной с1 = 80 мкм и картина, наблюдаемая в отраженном свете, в постоянном электрическом поле

Способ ^~""\^наблю,я,ения Напряжение Un, В Проходящий свет Отраженный свет

6 : Ячейки со средним размером 0,03-0,3 мм Изменение цвета от темно-синего до малинового

14-22 Разрыв ячеек и переход к лабиринтной структуре Возникновение и синхронизация автоволн с одним или несколькими пейсмекерами

22-30 Лабиринтная структура Хаотизация поверхностных волн

30-50 Лучистая вихревая структура, медленно перемещающаяся в межэлектродном пространстве Зарождение спиральных волн

50-250 Уменьшение размеров лучистой вихревой структуры и увеличение скорости ее перемещения Спиральные волны

При увеличении напряженности поля размер раскручивающихся спиралей уменьшается, количество центров спиральных волн увеличивается (рис. 9). • ил> 24...25 В - образуются вихри, которые вращаются как по часовой стрелке, так и против нее, центры вихрей перемещается в горизонтальной плоскости (рис. 10). Через тридцать секунд после зарождения вихрь теряет устойчивость и разрушается. На протяжении всего времени существования вихря из его центра распространяется раскручивающаяся спиральная волна с периодом ~ 0,3 с, направление которой противоположно направлению закручивания потоков агрегированных частиц в центре вихря, при этом центры спиральной волны и вихря совпадают. Через ~ 10 с после зарождения вихря из его центра начинает распространяться еще одна раскручивающаяся спиральная волна. Период второй волны равен периоду первой, амплитуда и скорость больше. После излучения второй волны вихрь теряет устойчивость и разрушается.

1/п > 26 В - прекращение образования вихрей из-за увеличения скорости «движущейся» структуры и хаотизации движения структур.

При одновременном воздействии на слой МЖ постоянного и переменного низкочастотного напряжений образуются структуры, отличные от структур, наблюдаемых при воздействии каждым из полей. Основной особенностью образующихся структур в слое толщиной 20...25 мкм при действии постоянного и переменного низкочастотного напряжений является формирование «больших» лабиринтов (размером — 5 мм) с разделяющими их ячейками при амплитуде переменного напряжения и,„ = 30 В, частоте/= 5 Гц и постоянном напряжении IIп > 10 В. Процессы образования различных типов структур отражены на фазовой диаграмме (рис. 11), где для частоты /= 3 Гц границы изменения типов структур обозначены точечными линиями, для /= 6 Гц -сплошными, для /= 10 Гц - пунктирными линиями. Диаграммы имеют идентичный вид в диапазоне частот/= 3...10 Гц. Различие заключается в том, что при увеличении частоты граница «лабиринтная — движущаяся структура» сдвигается в сторону больших напряжений. Увеличение постоянного напряжения при прочих равных условиях приводит к укрупнению лабиринтной структуры и появлению микрокапельной структуры. Увеличение частоты / > 10 Гц при прочих равных условиях приводит в возникновению структур, подобных образующимся при воздействии только постоянного напряжения, однако микрокапельная структура и «большие» лабиринты отсутствуют. Переменное напряжение частотой /= 30...100 Гц не оказывает влияния на процесс образования динамических структур в постоянном электрическом поле.

При воздействии на слой МЖ постоянным током, задаваемым включением последовательно с источником постоянного напряжения резистора сопротивлением Я/ = 1... 10 МОм, в слое МЖ обнаруживаются структуры, аналогичные ранее рассмотренным: ячеистая и лабиринтная. Воздействие на слой МЖ постоянным током плотностью } = 0,021 А/м' (при = 1,5 МОм) приводит к возникновению автоколебаний постоянного напряжения на электродах ячейки (рис. 12).

-2

" 0 0.5 1 1.25

Рис. 7 - Зависимость X от к для трех

режимов: I-однородный осадок (£ =25, р =2, к = -0,1),2-образование ячеистой структуры (£ = 45, р = 2, «• = -0,1), 3- «динамические» структуры (Е =70, р =0,5 и к=0,1)

Рис. 8 - Стадии образования вращающихся колец при 1/п — 11 ... 12 В: а - 1 мин, Ь-2 мин, с-3 мин, <1-5 мин

к ...1....... ...........Г.......................£----------- -

1 1 X ! С 1 1 1 . , к, * .

Рис.9 - Спиральные волны при: а)-¡7,7=27 В, Ь) - =18 В

Рис. 10 - Образование а) и разрушение Ь)

вихря в слое МЖ толщиной ¿/=20 ... 25 мкм при ¿//7 = 24 ... 25 В

Рис. 11 - Фазовая диаграмма структурных образований в слое МЖ при воздействии постоянным и переменным (У_/=6 Гц, 1 - отсутствие структур, 2 - «движущаяся» структура

Рис. 12-Автоколебания постоянного напряжения на электродах ячейки при плотности тока у: а —у =0,025 А/м2, б -у = 0,048 А/м2, в - у =0,085 А/м2

~1н»х«.|5И1с" »швиршггм

Под постоянным напряжением при автоколебаниях понимается постоянная составляющая напряжения на ячейке. Форма, частота и амплитуда автоколебаний изменяются при увеличении плотности тока (рис. 13). Автоколебания наблюдаются при j < ОД к/и2, после чего становятся неустойчивыми и исчезают. При уменьшении плотности тока возобновление автоколебаний происходит до/ = 0,048 А/м2. В режиме автоколебаний наблюдается переход ячеистой структуры в лабиринтную, которая сохраняется до исчезновения автоколебаний, средний размер лабиринтной структуры при увеличении плотности тока увеличивается от 500 до 2000 мкм. Если сопротивление внешнего резистора составляет Ri >1,5 МОм, форма и амплитуда автоколебаний напряжения не зависят от внешнего сопротивления, параметры автоколебаний определяются только свойствами слоя МЖ.

Проведенные исследования показывают образование и трансформацию динамических структур в приповерхностном слое капли МЖ в постоянном, переменном низкочастотном электрическом поле, а также при их одновременном воздействии. Информация о структурном состоянии слоя МЖ позволяет использовать ее для анализа ряда его электрофизических свойств.

В четвертой главе рассмотрены электрофизические свойства приповерхностного слоя МЖ в постоянном, низкочастотном и высокочастотном электрических полях, причем в высокочастотном поле — резонансным методом. Электрофизические свойства слоя МЖ изучены также при одновременном воздействии на него постоянного и низкочастотного (высокочастотного) электрических полей. На основании измерения постоянного и переменного тока, протекающего через ячейку, постоянного и переменного напряжения и сдвига фаз между переменным напряжением и током при условии, что ток имеет синусоидальную или близкую к ней форму (когда высшими гармоническими составляющими переменного тока можно пренебречь) определены емкость и проводимость ячейки, заполненной слоем МЖ. Ток определяется как падение напряжения на известном сопротивлении шунта Rm. Погрешность определения мгновенных значений напряжения и тока не превышает 3 %, угла сдвига фаз между ними- !% при частоте напряжения /= 3...10 Гц и 2% при /= 10...100 Гц, постоянного напряжения - 1 %, резонансной частоты - 1 %.; емкости и сопротивления ячейки - 2% при /= 3 ... 100 Гц и не более 5% при/ = 100 ... 1000 Гц. Емкость ячейки со слоем МЖ толщиной 20...30 мкм при частоте 1 ...10 Гц, рассчитанная на основании измерений тока, напряжения и угла сдвига фаз, составляет 10"6- 10"7 Ф, емкость, обусловленная прокладкой - на два порядка меньше. Однако уже при частоте 10... 100 Гц емкость, обусловленная слоем МЖ, становится сравнима с емкостью прокладки, что учитывается в расчетах. Емкость ячейки со слоем МЖ толщиной d- 150 мкм в высокочастотном электрическом поле рассчитывается из резонансного режима при использовании его в качестве активного диэлектрика емкостного элемента последовательного колебательного контура:

где а,, — резонансная частота, L - индуктивность катушки. В расчетах учитывается емкость, обусловленная прокладкой, так как площадь прокладки составляет ~ 40% общей площади ячейки. Схема замещения ячейки представляется в виде двух параллельно соединенных емкостей, первая из которых обусловлена прокладкой, вторая - слоем МЖ. Емкость прокладки составляет Сп = (110 ±2)10"'2Ф, емкость слоя МЖ С = (220 ± 4)10 Ф и не изменяется при воздействии постоянного напряжения (/¡j.=0...300 В. Отсутствие зависимости емкости ячейки от постоянного напряжения, обнаруженной в работе [8], связано с различной частотой переменного напряжения, при которой она определяется.

Постоянная Gnocr и переменная Gni;r составляющие активной проводимости ячейки со слоем МЖ толщиной d = 150 мкм в резонансном режиме зависят от величины постоянного напряжения, зависимость аппроксимируется суммой экспонент:

jlll Jill

Gпост fan)- Ю-6 -8,6- 10"се 15 +7- 10~г'е 20

Сж/,((7л) = 2,5-10-6+9-10-6е |5-3-10~6е 20

В качестве постоянного напряжения на ячейке берется его постоянная составляющая (нулевая гармоника напряжения после быстрого Фурье преобразования), в качестве постоянного тока - нулевая гармоника тока, протекающего через ячейку. Удельная проводимость ячейки со слоем МЖ толщиной d— 20...30 мкм на постоянном токе при одновременном воздействии постоянного и низкочастотного переменного напряжений зависит от величины постоянного напряжения и частоты переменного напряжения. При расчетах удельной проводимости слоя МЖ а проводимость прокладки а„ не учитывалась, так как <т»егп.

Согласно вольтамперным характеристикам (ВАХ), построенным по результатам измерений постоянного тока, протекающего через ячейку, и постоянного напряжения на ней, слой МЖ является нелинейным элементом. С увеличением толщины слоя МЖ его вольтамперная характеристика стремится к линейной (рис. 14). ВАХ слоя МЖ толщиной d =20...30 мкм, построенная по действующим значениям тока и напряжения низкой частоты, также нелинейная, причем нелинейность наиболее выражена на частотах 4... 6 Гц (рис. 15). При одновременном воздействии на слой МЖ толщиной 20...25 мкм постоянного и низкочастотного переменного напряжений в зависимости от амплитуды, частоты переменного напряжения, а также величины постоянного напряжения он проявляет свойства как линейного, так и нелинейного элемента (рис. 16). Ячейка со слоем МЖ считается линейным элементом, если амплитуда высших гармоник в спектре тока составляет менее 10% амплитуды первой гармоники. Воздействие постоянного напряжения на ячейку при заданном переменном напряжении приводит к изменению формы переменного тока и знака угла сдвига фаз между напряжением и током. Так, при постоянном

напряжении £/д = 0 и переменном напряжении £/„,= 4 В,/= 6 Гц форма тока близка к синусоидальной (рис. 17 кривая 1), ток опережает по фазе напряжение на ячейке. При этом в слое МЖ наблюдается ячеистая структура. С увеличением постоянного напряжения С/я > 8 В ячейка переходит в нелинейный режим работы. Этот процесс сопровождается переходом ячеистой структуры в лабиринтную структуру. При ип > 22 В ток снова становится синусоидальным, однако отстает по фазе относительно напряжения (рис. 17 кривая 2). В слое МЖ возникает «движущаяся» структура. При воздействии переменного напряжения II,,, = 25 В, / = 6 Гц ячейка работает в нелинейном режиме даже при Ип = 0. Если ячейка работает в нелинейном режиме, то увеличение частоты также приводит к изменению формы переменного тока, при/ > 30 Гц ячейка работает в линейном режиме. Пошаговое изменение постоянного напряжения 11п с интервалом 2 В и выдержкой его в течение 1 минуты на каждом шаге приводит к различиям в прямой и обратной ветвей ВАХ слоя МЖ, которые обусловлены изменением процесса структурообразования во времени.

Из анализа ампер-временных характеристик нулевой гармоники тока, построенных при различных постоянных напряжениях ип, следует, что ток увеличивается с увеличением постоянного напряжения, и изменяется наиболее интенсивно в слое толщиной с/= 80 мкм при 11п = 50 В, общий вид ампер-временных характеристик сохраняется для слоя МЖ толщиной а? < 220 мкм.

Так как ячейка со слоем МЖ является несовершенным диэлектриком, диэлектрическая проницаемость в переменном поле представляется комплексной величиной £ = £■' —/5" [9].

Действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости слоя МЖ при воздействии переменного низкочастотного напряжения и ип- 0 с ростом частоты уменьшается (рис. 18, кривая 3). Увеличение постоянного напряжения при воздействии переменного напряжения амплитудой и„, = 4 В, частотой /= 6 Гц приводит к тому, что действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости е' при работе ячейки в нелинейном режиме, рассчитанная по первым гармоникам тока и напряжения, принимает отрицательное значение (отмечено знаками +++ на кривых 1 и 2 рис. 18). В области постоянного и переменного напряжений при отрицательных значениях е' увеличение частоты переменного напряжения в диапазоне /= 8...20 Гц приводит к изменению знака е' , при этом ячейка остается работать в нелинейном режиме. Линейный режим, в котором <?' принимает отрицательное значение, наблюдается в частотном диапазоне 3...8 Гц при ипю', где иПкг — критическое напряжение, пропорциональное амплитуде и частоте переменного напряжения (рис. 16).

£ — £ — I

(12)

О) '

где

(13)

5 10 15 20. 25 Ш1, В Рис. 13 - Изменение в зависимости от С/я: 1 - постоянного тока; 2 - амплитуды 3 - частоты автоколебаний; Кривые (а) повышение напряжения, (б) - понижение напряжения

Рис. 14 - ВАХ ячейки на постоянном токе для слоя МЖ с <р = 2% толщиной, мкм: 1 -¿/ = 20; 2-*/= 40; 3 -¿/ = 80; 4-¿/= 110; 5-г/= 150; 6-с/=220

3 10 15 20 Ц В Рис. 15 - ВАХ ячейки, заполненной слоем МЖ с р =6 %, построенная по действующим значениям переменного тока и напряжения частотой 5 Гц.

Нелинейный режим

- 15 20 25ир,Е Рис. 16 - Диаграмма работы ячейки при/=6 Гц. Линии - переход к нелинейному режиму при/ Гц: а/=8 ,б -/=3; в, г - к линейному с отрицательной в' для: в-^3 Гц, г-

Рис. 17 - Переменная составляющая тока, протекающая через слой МЖ, при воздействии переменным (£/,„= 4 В,/= 6 Гц) и постоянным и: 1 - С/п=0 В, 2- {/я= 25 В, 3 -переменное напряжение

100 Ш, В

Рис. 18 - Зависимости действительной части в слоя МЖ с <р=4% при ит=4 В,/=6 Гц: 1- от и„; 2, 3 - от частоты при С/я =25 В и С/л = 0 В соответственно

Область 1 на рис. 1 б соответствует линейному режиму, область 2 - линейному режиму с отрицательной е'. Отрицательная действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости также обнаружена в тонком слое коллоидной системы с наноразмерными частицами Ва08 Шэод Tio(Ci04)2 в растворе силиконового масла при воздействии переменного электрического поля частотой 1Гц и дополнительном воздействии постоянного поля напряженностью Е> 150 кВ/м [10].

Если слой МЖ использовать в качестве активного диэлектрика емкостного элемента последовательного колебательного RLC контура, то управлять его свойствами в режиме резонанса возможно воздействием постоянного электрического или магнитного поля. Показано, что постоянное напряжение увеличивает добротность контура от 4 (Uf¡ = 0 В) до 11 (Un = 250 В) при толщине слоя МЖ d = 150 мкм. Резонансная частота не изменяется при постоянной толщине слоя МЖ и воздействии Un = 0...250 В, однако при увеличении толщины слоя увеличивается от 6 кГц (d = 20 мкм) до 19 кГц (d= 220 мкм). Характер изменения резонансного тока IF от величины постоянного напряжения определяется толщиной слоя МЖ и связан с образующимися структурами (рис. 19). Кривые Ip(Un) имеют характерный максимум, который смещается в сторону больших напряжений при уменьшении толщины слоя. Максимум резонансного тока в слое МЖ толщиной d= 80...220 мкм соответствует переходу ячеистой структуры в лабиринтную. Величина резонансного тока контура при Un = 0 не зависят от толщины слоя МЖ, так как проводимость ячейки в этом режиме определяется свойствами высокоомных при-электродных областей [7]. Воздействие магнитного поля напряженностью Я =36 кА/м (максимальная величина, которую удалось получить в эксперименте) на слой МЖ приводит к увеличению активной составляющей сопротивления R = U/Ir в 1,17 раз, уменьшению резонансной частоты на 4,3 % и добротности контура Q в 1,4 раза.

Особенности электрофизических свойств структурированного слоя МЖ и нелинейность его характеристик могут быть использованы при создании новых устройств управления, регулирования и преобразования электромагнитной энергии.

В пятой главе исследованы поверхностные и межфазные явления на границе раздела «магнитная жидкость - немагнитная среда». Рассмотрено применение капель магнитной жидкости, основанное на управлении их параметрами в электрическом и магнитном полях. Для определения коэффициента поверхностного а (межфазного у) натяжения МЖ выбран метод висящей капли, в основе которого лежит определение формы капли, подвешенной к концу капилляра, который соединяют со шприцом и микрометром. Магнитная жидкость набирается в шприц, капля формируется вращением головки микрометра и поступает в капилляр. Для достижения необходимой точности в измерении параметров капель их изображение проектируется на экран с помощью проектора БП-1 при 50- кратном увеличении. Погреш-

ность измерения диаметров капель не превышает 0,5%, погрешность в определении сг и у — 5%. Расчет коэффициента поверхностного сг натяжения проводится по формуле:

(г = еО,-^) (14)

где р! и р2 — плотности соприкасающихся фаз; Н - функция отношения ¿,/¿4; йе - максимальный диаметр капли; с10 - диаметр капли в плоскости, отстоящей от ее вершины на расстояние, равное с1е. Установлено, что коэффициент поверхностного натяжения МЖ на основе керосина увеличивается с увеличением концентрации твердой фазы, а МЖ на основе воды - уменьшается (рис. 20, 21). Для магнитной жидкости типа «магнетит - вода» на основе сопоставления зависимостей коэффициента поверхностного натяжения МЖ от концентрации твердой фазы и раствора стабилизатора в жидкости-носителе от его концентрации рассчитана толщина адсорбционной оболочки на частицах магнетита, которая составляет <5 = 1,7 ± 0,4 нм при концентрации твердой фазы 6 • 10"2 объемных долей (рис. 20).

Экспериментально оценено отклонение формы капли МЖ в магнитном поле напряженностью Н < 10 кА/м от эллипсоида вращения. Установлено, что проекции формы капель, перпендикулярные направлению магнитного поля, представляют собой окружности (координата х). Для формы проекции капли, совпадающей с направлением магнитного поля, выполняется неравенство: ук < уэ, где ук — координата контура капли; у, — координата эллипса, большая и малая оси которого совпадают с наибольшим и наименьшим диаметрами капли соответственно. Анализ экспериментальных данных дает эмпирическую формулу, аппроксимирующую осевое сечение капли,параллельное Н:

4 = 1--^-гг=1- (15)

а" Ь [1-аН(х/а) ] а - постоянная величина, не зависящая от размера капли и составляющая для исследованной МЖ плотностью р = 1260 кг/м3 а = (0,6 ± 0,1) - 10 "5 м/А. На основании расчета параметров реальной формы капли МЖ доказано, что коэффициент межфазного натяжения на границе магнитная жидкость - глицерин составляет (18±1)10~3 Дж/м2 и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля при Н< 10 кА/м.

Показано, что процесс образования и отделения капли МЖ из отверстия в горизонтальной немагнитной поверхности происходит в несколько стадий. На первой стадии капля растекается по поверхности, образуя сферический сегмент, который в гравитационном поле обладает вертикальной симметрией. На второй стадии размер капли увеличивается, между верхней и нижней частями капли образуется перешеек. На третьей стадии от перешейка отделяется капля-сателлит (рис. 22). Основным фактором, на который влияет внешнее постоянное (переменное) магнитное поле, является периметр, а, следовательно, и объем отделяющейся капли. В горизонтальном магнитном

поле свободная нижняя поверхность капли МЖ деформируется так, что ее симметрия относительно вертикальной оси нарушается (рис. 23), объем отделяющейся капли в магнитном поле увеличивается. Например, при напряженности магнитного поля Я = 7 кА/м объем отделившейся капли МЖ увеличивается до трех раз. Вертикально направленное магнитное поле незначительно уменьшает объем отделившейся капли.

Установлено, что в результате длительного контакта с водой происходит изменение поверхностных свойств магнитной жидкости. Контакт магнитной жидкости плотностью 950 кг/м3с водой осуществляется как перемешиванием жидкостей якорной мешалкой, так и нанесением слоя магнитной жидкости на воду, после чего МЖ отделяется от воды. Если время перемешивания компонентов составляет менее 30 минут, то плотность МЖ не изменяется. Образующаяся при этом неустойчивая эмульсия МЖ самопроизвольно разрушается после окончания перемешивания. Одночасовое перемешивание приводит к увеличению плотности МЖ, дальнейшее увеличение продолжительности перемешивания приводит к расслоению МЖ: часть ее находится над водой, часть под водой. С увеличением скорости перемешивания из-за образования устойчивой эмульсии МЖ отделить ее от воды удается только в магнитном поле. Поверхностное натяжение магнитной жидкости при этом не изменяется. При нанесении слоя МЖ на воду поверхностное натяжение МЖ зависит от длительности контакта жидкостей: оно увеличивается до 7 суток контакта МЖ с водой, затем остается постоянным. Аналогично изменяется устойчивость МЖ к коалесценции.

С целью улучшения чувствительности эмульсий к магнитному полю предложен способ электрического диспергирования магнитных жидкостей и устройство для его реализации. Способ заключается в том, что магнитная жидкость подается в водный раствор поверхностио-активного вещества (ПАВ) в виде заряженных капель. Устройство представляет собой отрицательный электрод 1, помещенный в сосуд с МЖ 2, который располагается над резервуаром 3 с раствором ПАВ. На дне резервуара располагается положительный электрод 4, выполненный в виде прямоугольной пластины. Разность потенциалов создается источником высокого напряжения 5. Магнитная жидкость подается в водный раствор ПАВ в виде заряженных капель (рис. 24). Средний размер капель в эмульсии регулируется напряженностью электрического поля. Время диспергирования состазляет2...3 минуты. Эмульсия, полученная путем электрического распыления магнитной жидкости, визуализирует синусоидальную фонограмму длиной волны X. > 10 мкм с уровнем записи -40 дБ против -20 дБ, которые визуализирует аналогичная эмульсия, полученная ультразвуковым диспергированием. Воздействие коллинеарным магнитным полем напряженностью Н = 6,4 кА/м увеличивает расход жидкости в 1,5 раза, ускоряя движение капель и улучшая процесс диспергирования, ортогональным магнитным полем - замедляет.

Рассмотрено падение капли магнитной жидкости в жидкой среде при воздействии магнитного поля, направленного перпендикулярно направлению падения капли.

0, u^w'M 2 ■ . 70 co- V-2

rn 4©

■10 \V

к ю Хх ©

! .? -4 ■> -4 -2 -1 в

I 10 № 10 10 Ш 10 10 10

фп^.плвсл

Ц-Л!

ш Чи Ол" мг ¡л У»' 1-3 '[

Рис. 19 - Зависимость резонансного тока от Рис. 20 - Зависимость поверхностного натяжения от концентрации: 1- олеата натрия в воде, 2 - твердой фазы в МЖ типа «магнетит-вода»

(»} _____ Со __ (с)

Un при толщине слоя МЖ d, мкм: 1 - 20, 2- 40, 3 - 80,4- 110, 5 - 150, 6- 220

а.мд*'и

0.16 ф. Fe О ПАВ

Рис. 21 - Зависимость поверхностного натяжения от концентрации: 1- олеиновой кислоты в керосине, 2 - твердой фазы в МЖ типа «магнетит-керосин»

Рис. 22 - Фотографии роста и истечения капли МЖ: а, Ь и сснимки через 1,1; 1,5 и 2 с соответственно

Рис. 23 - Форма капли МЖ, истекающей т немагнитной поверхности в постоянном магнитном поле напряженностью // = 6.8 кА/м

Рис. 24 - Устройство для электростатического распыления МЖ, 1-отрицателъный электрод, 2- сосуд с МЖ, 3 - резервуар с ПАВ, 4-положительный электрод, 5 - высоковольтный источник

Так как под действием внешнего магнитного поля капля вытяги1зается вдоль поля и принимает форму эллипсоида вращения, то площадь горизонтального сечения капли увеличивается, что приводит к уменьшению скорости установившегося падения. Скорость деформированной капли по отношению к скорости невозмущенной капли замедляется пропорционально напряженности внешнего магнитного поля в степени 4/3.

Для оптимизации состава эмульсий целевого назначения предложено контролировать: эмульгирующую способность и оптимальную концентрацию ПАВ, время оседания эмульсии, время оседания в неоднородном магнитном поле, объем осадка в неоднородном магнитном поле, срок хранения. Оптимальная концентрация ПАВ в эмульсии находится по минимуму межфазного натяжения на границе «магнитная жидкость - раствор ПАВ». В результате синтеза эмульсий оптимального состава срок их работоспособности увеличен с трех до шести месяцев.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

полей и достижение компенсации деформации при условии #с2. = к - £2., если поля направлены ортогонально. Воздействие соосного магнитного поля понижает устойчивость капли к разрыву в электрическом поле в 1,1 раза, ортогонального—увеличивает в 2,5 раза.

2. Наличие стационарного электрического (магнитного) поля при взаимодействии капли магнитной жидкости с вращающимся магнитным полем приводит к изменению ее формы, характера движения, колебанию эксцентриситета (от ет1„- 0,5 до е„шх - 0,95) и угла отставания (от ат-т ~ 0,4 рад до впиа = 0,97 рад) во времени в течение периода вращения поля, изменяет порог устойчивости. Коллинеарное электрическое поле уменьшает порог возникновения неустойчивости капли, магнитное — полностью гасит ее неустойчивость.

3. Капли магнитной жидкости, объединенные в агрегат, в зависимости от напряженностей и взаимных направлений векторов электрического и магнитного полей, а также оси агрегата, могут притягиваться или отталкиваться. Так, при коллинеарных направлениях векторов £ и Я с осью агрегата при Е< 60 кВ/м, Н < 5 кА/м капли притягиваются, при увеличении напряженностей полей —расталкиваются.

4. Под действием постоянного или низкочастотного переменного электрического поля в слое магнитной жидкости толщиной 20...200 мкм появляется динамическая структура, представляющая области повышенной концентрации твердой фазы, которая изменяется при изменении напряженности поля, времени и многократности его воздействия. При повторном воздействии постоянного напряжения (У = 11. ..12 В на слой МЖ толщиной 20...25 мкм

структура имеет форму вращающихся колец, при U = 24...25 В образует вихри; при одновременном воздействии постоянного напряжения U= 10...25 В, и переменного напряжения амплитудой U„,= 30 В, частотой/= 5 Гц имеет форму «больших» лабиринтов размером = 5 мм. Структурированный приповерхностный слой усиливает деформацию капли магнитной жидкости в со-осных полях напряженностями Е = 10 кВ/м и Н = 6 кА/м на 20 %.

5. При протекании заданного источником тока постоянного тока плотностью j = 0,025...0,1 А/м2 в ячейке со слоем магнитной жидкости возникают автоколебания постоянного напряжения, которые сопровождаются трансформацией ячеистой структуры в лабиринтную, при увеличении плотности тока размеры лабиринтной структуры увеличиваются от 500 до 2000 мкм.

6. При наличии структурных образований слой магнитной жидкости представляет в постоянном поле и в переменном низкочастотном электрическом поле активную нелинейную среду, свойства которой зависят от толщины слоя. При одновременном воздействии постоянного и переменного напряжений Um- 4 В и/= б Гц с увеличением постоянного напряжения слой магнитной жидкости проявляет свойства линейного элемента при U < 8 В, при этом ток опережает по фазе напряжение, при 8В<(7<22В - нелинейного элемента, при U > 22 В - опять линейного элемента, при этом ток отстает по фазе от напряжения.

7. Действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости е магнитной жидкости в слое толщиной 20...25 мкм принимает отрицательное значение при воздействии переменного напряжения амплитудой U,„= 4 В, частотой/= 6 Гц и постоянного напряжения U/j= 17...25 В.

8. Коэффициент поверхностного натяжения магнитной жидкости на основе воды при увеличении концентрации твердой фазы <р = (0,01... 15)% уменьшается в 3,5 раза, коэффициент поверхностного натяжения магнитной жидкости на основе керосина возрастает с увеличением концентрации твердой фазы в 1,16 раза и не изменяется [а = (18± 1)10"3 Дж/м2] в магнитном поле напряженностью Н < 10 кА/м. При истечении капель МЖ из отверстия в горизонтальной поверхности горизонтальное магнитное поле увеличивает объем отделяющейся капли в три раза, вертикальное поле — уменьшает ее объемна 20...30%.

9. Применение слоя магнитной жидкости толщиной d= 150 мкм в качестве активного диэлектрика емкостного элемента последовательного колебательного контура при дополнительном воздействии постоянного напряжения Un < 300 В приводит к изменению добротности контура в 3 раза, резонансного тока в 5 раз.

10. Электрический способ эмульгирования магнитных жидкостей с концентрацией твердой фазы 12... 14 % позволяет получать эмульсии с преобладанием капель заданного размера и в десять раз повысить чувствительность эмульсий к магнитному полю. Срок работоспособности эмульсий магнитных жидкостей оптимального состава, применяемых для визуализации магнитной записи и дефектоскопии, увеличивается в два раза.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

В рекомендованных ВАК научных журналах и публикациях:

1. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Автоколебания напряжения и динамика фазового разделения в тонком слое сла-бопроводящей феррожидкости при периодически возникающих электрогидродинамических течениях // Журнал технической физики. 2,008. Т. 78. Вып. 2. С. 51-56.

2. Simonovsky A.Ya, Chuenkova I.Yu., Yartseva E.P. Separation of a magnetic fluid drop from a non-magnetic surface in a magnetic field // Magnetohydro-dynamics. 2007. Vol. 43. №. 1. P. 3 - 10.

3. Kozhevnikov V.M., Chuenkova I.Yu., Danilov M.I., Yastrebov S.S. Electric properties of the magnetic fluid layer in strong electric fields // Magnetohydro-dynamics. 2006. Vol. 42. №. 1. P. 67-73.

4. Кожевников B.M., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Динамика развития процессов самоорганизации в тонком слое магнитной жидкости при воздействии постоянного электрического поля // Журнал Технической Физики. 2006. Т. 79. Вып. 7. С. 127- 131.

5. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Формирование динамических структур в слое магнитодиэлектричсекого коллоида в электрическом поле // Известия Вузов. Северо - Кавказский регион. Естественные науки. 2006. № 9. С. 39-43.

6. Kozhevnikov V.M., Chuenkova I.Yu., Danilov M.I., Yastrebov S.S. Self-organizing process in the magnetic fluid layer H Magnetohydrodynamics. 2006. Vol.41. №. 1. P. 53-62.

7. Кожевников B.M., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С, Самоорганизация слоя магнитной жидкости в сильных электрических полях // Письма в Журнал Технической Физики. 2005. Т. 31. Вып.21. С. 64-67.

8. Kozhevnikov V.M., Chuenkova I.Yu., Danilov M.I., Yastrebov S.S. Features of self-organization in magnetic fluid layers under a strong electric field // Magnetohydrodynamics. 2005. Vol. 41. №. 3. P. 231 -238.

9. Kozhevnikov V.M., Larionov Yu.A., Chuenkova. I.Yu, Danilov M.I. Obtaining the structured magnetic fluids in an electric field and their technical applications // Magnetohydrodynamics. 2004. Vol. 40. N. 3. P. 269 - 280.

10. Dikansky Yu.I., Bedjanian M.A., Chuenkova I.Yu., Suzdalev V.N. Dynamics of magnetic fluid drop's shape in rotating and stationary magnetic fields // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002. Vol. 252. P. 276 - 279.

11. Диканский Ю.И., Беджанян M.A., Чуенкова И.Ю., Суздалев В.H. Динамика формы капли магнитной жидкости во вращающемся магнитном и стационарном электрическом полях // Магнитная гидродинамика. 2000. Т. 36. №1.С. 61 -68.

12. Диканский Ю.И, Беджанян М.А., Чуенкова И.Ю., Суздалев В.Н.,

Шендыровский С.И. Вращение капли магнитной жидкости во вращающемся магнитном и стационарном электрическом полях // Вестник СГУ — Физико-математические науки-Ставрополь, 1999. Вып. 20. С. 112- 117.

13. Кандаурова Н.В., Торопцев Е.Л., Чуенкова И.Ю. Деформация капель магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Магнитная гидродинамика. 1992. Т. 28, № 3. С. 109-111.

14. Кандаурова Н.В., Чуенкова И.Ю. Экспериментальное исследование деформации капель магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Магнитная гидродинамика. ¡991. № 1. С. 114- 122.

15. Чеканов В.В., Чуенкова И.Ю., Фогилева P.C., Яременко C.B. Исследование поверхностного и межфазного натяжений магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1990. Т. 26 № 1. С. 43 -48.

16. Чеканов В.В., Халуповский М.Д.. Чуенкова И.Ю., Малютин В.В. О форме капли и межфазном натяжении магнитной жидкости в однородном магнитном поле //Магнитная гидродинамика. 1988. №З.С. 124- 128.

В других журналах и изданиях

17. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Динамика структурных превращений в тонком слое магнитной жидкости при воздействии электрического поля // Сб. науч. тр.XIII Международной конференции по нанодисперсным магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2008. С. 263-268.

18. Чуенкова И.Ю. Деформация капли магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Сб. науч. тр. " Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем ". Ставрополь: СГУ, 2007. С. 108- 113.

19. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Комплексная диэлектрическая проницаемость тонкого слоя магнитной дисперсной наносистемы при возникновении электрогидродинамических течений // Сб. науч. тр. " Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем ". Ставрополь: СГУ, 2007. С. 221 - 225.

20. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Образование структур в слое магнитной жидкости при совместном действии постоянного и переменного электрических // Сб. науч. тр. Научной конференции "Электрофизика материалов и установок". Новосибирск: НГТУ, 2007. С. 277-281.

21. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Структурная самоорганизация слоя магнитной жидкости в сильном электрическом поле // Сб. науч.гр. П-й Междунар. научно-практ. конфер. "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности". СПб: Политехнический ун-т, 2006. С. 108 - 109.

• 22. Кожевников В.М.. Чуешсопа И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Электрофизические свойства магнитодиэлектрических наносистем и их применение // Сб. трудов Н-й Междунар. научно-практ. конфер. "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности". СПб: Политехнический ун-т, 2006, С. 106- 107.

23. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Образование структур в слое магнитной жидкости при воздействии постоянного и переменного электрического поля низкой частоты // Сб. науч. тр. XII Междунар. Плесской конф. по магнитным жидкостям. - Иваново: ИГЭУ, 2006. С. 130- 135.

24. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Электрические свойства слоя магнитной жидкости при различном времени воздействия постоянного электрического поля // Сб. науч. тр. IX Регион, на-учно-техн. конфер. "Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону",-Т. 1 .Ставрополь: СевКавГТ'У, 2005. Т. 1. С. 66 - 67.

25. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Процессы самоорганизации в слое магнитодиэлектрического коллоида под действием постоянного электрического поля // Сб. науч.тр. IV междунар. научно-практ. конфер. "Проблемы синергетики в трибологии, трпбоэлектрохи-мии, материаловедении и механотронике". Новочеркасск: ЮРГТ'У, 2005. С. 44-45.

26. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Электрические свойства слоя магнитной жидкости под действием сильных электрических полей // Ставрополь: Вестник СевКавГГУ, 2005. №3. С. 54 -58.

27. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Особенности самоорганизационных процессов в ячейке заполненной магнитной жидкостью // Materials of 111 International conference "Fundamental Problems of Physics". Kazan: TSU, 2005. P. 53 - 57.

28. Кожевников B.M., Чуенкова И.Ю., Данилов М.И., Ястребов С.С. Частотные характеристики управляемого колебательного RLC контура // Сб. науч. тр. XI Междунар. Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004. С. 136- 140.

29. Kozhevnikov V.M., Larionov Yu.A., Chuenkova I.Yu., Danilov M.l. Obtaining the structured magnetic fluids in electric field and their technical applications // Materials of international Conference. Riga: «Zinatne», 2004. P. 23 - 28.

30. V.M. Kozhevnikov, Vu.A. Larionov, I.Yu. Chuenkova, M.l. Danilov Reception of the structured magnetic fluids and their technical applications // Materials of International conference о» Magnetic fluids. Deli: iNTU, 2003. P. 201 -203.

31. Кожевников B.M., Ларионов IO.А., Чуенкова И.IO., Данилов М.И. Перенос заряда в магнитодиэлектрическом коллоиде под действием электромагнитных полей // Матер. VII Междунар. конфер. "Современные проблемы электрофизики и ЭГД жидкостей". СПб: Политехнический ун-т, 2003. С. 136 - 140.

32. Данилов М.И., Чуенкова И.Ю., Кожевников В.М.Резонансные явления в колебательном контуре с ячейкой, заполненной магнитной жидкостью // Сб. науч. тр. X Юбилейной Междунар. Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2002. С.202-206.

33. Чуенкова И.Ю., Беджанян М.А. Поведение капли магнитной жидкости в электрическом стационарном и вращающемся магнитном полях // Сб. иауч.тр. Всероссийской конф. Ставрополь: СГСХА, 2001.Т.2. С.305-306.

34. Dikansky Yii. I., Bedjanian M.A., Chuenkova I.Yu., Susdalev V.N. Influence of rotating and stationary Magnetic fields ort magnetic fluid drop / Materials of 9 International Conference of Magnetic Fluids. Bremen: GSU, 2000. P. 258 -261.

35. Dikansky Yu.I., Chuenkova I.Yu., Bedjanian M.A. Magnetic fluids drop in rotating magnetic and stationary electric field // Materials of IX Pies Inernational Conference. Ivanovo: ISEU, 2000. P. 117 - 119.

36. Ларионов Ю.А., Морозова Т.Ф., Чуенкова И.Ю. Влияние свободной олеиновой кислоты на электрофизические параметры магнитной жидкости //Сб. науч. тр. XXX НТК СевКавГТУ. Ставрополь: СевКавГТУ, 2000. С. 187 - 191.

37. Диканский Ю.И., Беджанян М.А., Чуенкова И.Ю. Капля магнитной жидкости во вращающемся магнитном и стационарном электрическом полях поле // Сб. науч. тр. IX Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2000. С. 57 - 59.

38. Беджанян М.А., Капылова О.С., Чуенкова И.Ю., Закинян Р.Г., Козуб П.А. Особенности движения капли магнитной жидкости в переменном магнитном поле // Сб. науч.тр. 49 науч-метод. конф. «Университетская наука — региону». Ставрополь: СГУ, 2003. С. 41-45.

39. Беджанян М.А., Закинян Р.Г.,Чуенкова И.Ю. Движение капли магнитной жидкости в магнитном поле // Сб. науч. тр. 10-й Юбилейной Междунар. Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2002. С. 124-128.

40. Диканский Ю.И., Суздадев В.Н., Беджанян М.А., Чуенкова И.Ю. О колебательной неустойчивости формы капли магнитной жидкости во вращающемся магнитном поле // Сб. науч. тр. VIII Международной Плесской конф. по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 1998. С. 127.

41. Чеканов В.В., Чуенкова И.Ю. Исследование толщины адсорбционных оболочек частиц магнетита в водных магнитных жидкостях по изотермам поверхностного натяжения // Сб. науч. тр. III Конференция по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине. Сухуми: СПИ. 1989. С. 139— 142.

42. Чуенкова И.Ю., Фогилева P.C. Поверхностное натяжение магнитных жидкостей // Сб. науч. Tp.V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1988. Т. 2. С. 138- 139.

43. Чуенкова И.Ю., Фогилева P.C., Яременко C.B. Поверхностное натяжение магнитных жидкостей па различных основах // Сб. науч. rp. IV Совещания по физике магнитных жидкостей. Душанбе: ДНИ. 1988. С. 92-93.

44. Чуенкова. И.Ю. Неустойчивость поверхности капель магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Сб. науч. тр. ХИ Рижского Совещания по магнитной гидродинамике. Т. 3. Магнитные жидкости. Са-ласпилс: «Зинатне», 1987. С. 95 - 98.

45. Горбунова Т.Н., Махукова О.Г, Чуенкова И.Ю. Деформация капель магнитной жидкости и их взаимодействие в электрическом и магнитном полях // Сб. науч. тр. III Всесоюзного совещания по физике магнитных жидкостей. Ставрополь: СПИ. 1986. С. 41-43.

46. Чуенкова, И.Ю, Халуповский М.Д. Изменение свойств магнитной жидкости после контакта с водой // Сб. науч. тр. IV Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1985. Т.2. С. 155 - 156.

47. Чуенкова И.Ю. Использование магнитной жидкости для очистки воды от нефтяных загрязнений // Сб. науч. тр. научно-практической конференции. Ставрополь СПИ. 1985. С. 74-77.

48. А. с. №1 132213 СССР. Способ получения магниточувствительной эмульсии / В.М. Кожевников, В.В. Чеканов, И.Ю. Чуенкова // Открытия. Изобретения. Пром. Образцы. Товар. Знаки. М.: ВИНИТИ, 1984. №48. С.158.

49. А. с. № 1078303 СССР. Магниточувствительная жидкость для визуализации магнитной записи / И.Ю. Чуенкова // Открытия. Изобретения. Пром. образцы. Товар, знаки. М.: ВИНИТИ, 1984. № 9. С. 143.

50. Дроздова В.И., Скибин Ю.Н., Чуенкова И.Ю. Оптимизация состава магниточувствительных жидкостей, применяемых в контроле магнитной записи // Сб. науч. тр. Ш Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1983. С. 94-96.

51. Чеканов В.В., Скибин Ю.Н., Чуенкова И.Ю. Дефектоскопия деталей из сендаста // Тез. докладов Всесоюзной конференции по электромагнитным методам контроля качества материалов и изделий. Омск: Политехнический ин-тут. 1983. С. 96-97.

52. A.C. № 989450 СССР. Способ визуализации магнитной записи/В.В. Чеканов, И.Ю. Чуенкова // Открытия. Изобретения. Пром. Образцы. Товар. Знаки. М.: ВИНИТИ, 1983. №2 С. 205.

53. Чеканов В.В., Чуенкова И.Ю., Шацкий В.П. Об измерении реологических характеристик магнитной жидкости // Сб. науч. тр. II Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1981. С. 53 - 54.

54. Кожевников В.М., Чуенкова И.Ю., Крячко Н.И. Электрическая прочность магнитных жидкостей // Сб. науч. тр. II Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1981. С. 30-31.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

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

2. Морозов К.И. Вращение капли вязкой жидкости // Письма в ЖЭТФ. 1999. Т. 112, Вып. 4. С. 1340- 1350.

3. Беджанян М.А. Эффекты взаимодействия капель магнитной жидкости с магнитным и электрическим полями: дис. ... канд. физ. - мат. наук. Ставрополь, 2002. 131 с.

4. Aranson I.S., Tsimring L. S. Patterns and collective behavior in granular media: Theoretical concepts. Rev. Mod. Phys. 2006. Vol.78. P. 641.

5. Духин C.C., Эстрела-Льопис B.P., Жолковский Э.К. Электроповерхностные явления и электрофильтрование. - Киев: Наукова Думка, 1985. 288 с.

6. Ястребов С.С. Динамические структуры в тонком слое магнитодиэлек-трического коллоида при воздействии электрического поля: дис. ... канд. физ,- мат. наук. Ставрополь, 2007. 128 с.

7. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А. Автоволны в приэлектродной области ячейки с магнитной жидкостью в магнитном поле // Ставрополь: Вестник СГУ. 2003. Вып. 34, С. 31-34.

8. Морозова Т.Ф. Формирование структуры в магнитной жидкости при воздействии поляризующего напряжения: дис. ...канд. физ. - мат. наук. Ставрополь, 2002.150 с.

9. Шерман Ф. Эмульсии / пер. с англ. под ред. А.А. Абрамзона. Л: Химия, 1972. 448 с.

10. Negative dielectric constant in nano-particle materials under an electric field at very low frequencies Chu C.-W., Chen F., Shulman J. [et al] // Strongly Correlated Electron Materials: Physics and Nanoengineering. Proceeding of the SPIE. 2005. Vol. 5932. P. 139- 148.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 02.03.2010 Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. - 2,4 Уч.- изд. л. - 1,5 Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ №065 Тираж 100 экз. ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ

10-1125$

/ /

2009193463

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Чуенкова, Ирина Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЖИДКИХ КАПЕЛЬ С ВНЕШНИМИ ПОЛЯМИ.

1.1 Фигуры равновесия диэлектрических капель во внешних полях

1.2 Фигуры равновесия капель магнитных жидкостей в магнитных полях.

1.3 Межфазные явления на границе раздела магнитная жидкость — немагнитная среда.

1.4 Агрегативная устойчивость магнитных жидкостей.

1.5 Процессы структурообразования в слое магнитной жидкости.

ГЛАВА 2, РАВНОВЕСНЫЕ ФОРМЫ И УСТОЙЧИВОСТЬ НАМАГНИЧИВАЮЩИХСЯ КАПЕЛЬ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПО ЛЯХ.

2.1 Объект и методики исследования

2.2 Экспериментальное исследование деформации капли магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях.

2.3 Анализ деформации капли магнитной жидкости при одновременном действии на нее стационарных электрического и магнитного полей.

2.4 Влияние кинетических процессов в приповерхностном слое капли на ее деформацию в электрическом поле.

2.5. Взаимодействие капли магнитной жидкости с вращающимся магнитным полем при действии дополнительного электрического (магнитного) полей.

2.6 Экспериментальное исследование взаимодействия капли магнитной жидкости с вращающимся магнитным при одновременном действии стационарного электрического (магнитного) полей.

2.7. Взаимодействие капель магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях.

ГЛАВА 3. КИНЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ КАПЛИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ.

3.1 Описание экспериментальных установок.

3.2. Структурное упорядочивание приповерхностного слоя капли магнитной жидкости в электрическом поле.

3.3 Структурообразование в слое магнитной жидкости в слабых электрических полях.

3.4 Образование динамических структур в слое магнитной жидкости в сильных электрических полях.

3.5 Образование пространственно-временных структур в слое магнитной жидкости.

3.6. Развитие структур в слое магнитной жидкости в постоянном и переменном электрических полях.

3.7 Формирование структур при протекании в слое магнитной жидкости заданного постоянного тока.

ГЛАВА 4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ.

4.1 Вольтамперные и ампер-временные характеристики слоя магнитной жидкости.

4.2 Проводимость и емкость слоя магнитной жидкости.

4.3 Диэлектрическая проницаемость слоя магнитной жидкости.

4.4 Резонансные кривые и частотные характеристики управляемого колебательного контура со слоем магнитной жидкости в качестве активного диэлектрика емкостного элемента.

ГЛАВА 5 ПРИМЕНЕНИЕ КАПЕЛЬ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ.

5.1 Поверхностное натяжение магнитных жидкостей различного химического состава и концентрации твердой фазы.

5.2 Зависимость коэффициента поверхностного натяжения магнитной жидкости от напряженности магнитного и электрического полей.

5.3 Истечение капель магнитной жидкости из отверстия в горизонтальной поверхности.

5.4 Агрегативная устойчивость магнитной жидкости.

5.5 Оптимизация состава эмульсий магнитных жидкостей.

5.6 Движение капли магнитной жидкости в магнитном поле.

5.7 Получение эмульсий магнитных жидкостей путем электрического диспергирования.

Введение диссертация по физике, на тему "Электрокинетические явления в системах макро- и микрокапель магнитных коллоидов"

Актуальность проблемы определяется интересом к исследованию многообразия процессов, происходящих в равновесных формах ограниченных объемов (каплях) жидкостей под действием внешних полей. Известным является тот факт, что свойства вещества в ограниченных объемах отличаются от свойств вещества в объеме из-за проявления размерных эффектов. Наглядное представление об изменении свойств жидкости при переходе ее из свободного состояния в приповерхностное можно получить, рассматривая каплю жидкости или ее тонкий плоский слой. Диспергирование жидкости на капли, и поведение отдельных капель играет ведущую роль в технологиях нанесения покрытий, распыления топлива в двигателях, струйной печати, сепарации, капельного охлаждения и многих других. Разработаны принципиально новые эффективные электрокаплеструйные технологии для различных отраслей промышленности, исполнительным элементом которых является «управляемая» капля (органической или неорганической жидкости, капля эмульсии или суспензии биологических продуктов). Воздействуя на каплю, целенаправленно изменяют ее параметры и тем самым обеспечивают гибкость процесса управления. Несмотря на значительный интерес к рассматриваемой проблеме, до сих пор не найдено адекватного описания взаимодействия капель с внешними полями даже для простых ситуаций. Большая часть исследований проведена для капель идеально проводящих жидкостей или идеальных диэлектриков. Вместе с тем, свойства реальных жидкостей, тем более, коллоидных, могут существенно отличаться от модельных представлений. Эффективность управления динамикой капель коллоидов и, в частности, магнитных, определяется уровнем понимания закономерностей их взаимодействия с внешними полями. Особый интерес вызывает взаимодействие капель таких коллоидов, как магнитные жидкости (МЖ), с электрическим и магнитным полями. Искусственно созданные высокодисперсные коллоиды ферро- и ферримагнетиков — магнитные жидкости сочетают в себе магнитные свойства в магнитном поле, свойства диэлектриков в электрическом поле и подвижность, характерную для классических жидкостей.

Относительный объем приповерхностных областей в каплях весьма значителен, поэтому взаимодействие капель с внешними электрическим и магнитным полями не может не зависеть от процессов, происходящих в приповерхностных областях. В настоящее время решены стационарные задачи о форме капли диэлектрика, учитывающие конвективный перенос заряда по ее поверхности в электрическом поле [1]. Между тем, теория и практика ставят задачу рассмотрения влияния динамических процессов, протекающих в приповерхностных слоях капель композиционных сред, на их деформацию и устойчивость в электрическом и магнитном полях. Моделирование деформации и устойчивости капель МЖ во внешних полях с анализом явлений, протекающих в приповерхностном слое, только начинается. Актуальность рассмотрения процессов, протекающих в объеме капли магнитной жидкости и ее приповерхностном слое, при взаимодействии с электрическими и магнитными полями заключается также в простоте и доступности экспериментальных исследований, высокой стабильности коллоида в отсутствии внешних воздействий и малом размере дисперсных частиц (-10 нм). Использование в данной работе магнитных жидкостей оправдано тем, что результаты, полученные для капель МЖ, остаются справедливыми как для известных магни-тодиэлектрических коллоидов, композиционных сред, так и для вновь синтезируемых материалов с наноразмерными частицами. Вовлечение в рассмотрение коллективного поведения частиц твердой фазы в приповерхностном слое капли МЖ приводит к существенному расширению видения явлений на границе раздела фаз, обусловленных взаимодействием электрических, магнитных и поверхностных сил.

В данной диссертационной работе изложены результаты исследований, выполненных в 1985 — 2009 годах. Работа выполнялась в соответствии с Координационными планами АН СССР по направлению 1.3 «Физика твердого тела», постановлением Госкомитета СССР по науке и технике N 678 от

21.12.83 г. «О развитии работ по созданию и внедрению в народном хозяйстве оборудования, машин и приборов с использованием магнитных жидкостей», Комплексной программой Минвуза РСФСР на период до 1990г. по проблеме «Магнитные жидкости», ежегодными планами НИР СевКавГТУ.

Цель и задачи исследования: целью работы является установление взаимосвязи механизмов деформации, потери устойчивости и распада на отдельные фрагменты капель магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях с процессами структурообразования твердой фазы в приповерхностном слое капель.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

3. Выявлялись особенности электрофизических свойств приповерхностного слоя, обусловленные процессами образования в нем динамических структур под действием постоянного и переменного электрических полей.

• \

Научная новизна:

1. Впервые дан теоретический анализ и проведены экспериментальные исследования динамики изменения формы капли магнитной жидкости при одновременном воздействии на нее стационарных магнитного и электрического полей. Показано, что капля МЖ как в электрическом, так и в магнитном поле до определенных напряженностей принимает форму, близкую к вытянутому вдоль направления поля эллипсоиду вращения. Установлено увеличение деформации капли при совпадении направлений электрического и магнитного полей и достижение компенсации деформации, если поля направлены ортогонально. Обнаружено, что в электрическом поле критической напряженности капля МЖ теряет устойчивость, которая выражается в заострении концов капли и отделении от них дочерних капель. Оценено влияние коллинеарного и ортогонального магнитных полей на критическую напряженность электрического поля.

8. Экспериментально получены данные по поверхностному натяжению магнитных жидкостей и обнаружено, что коэффициент поверхностного натяжения МЖ зависит от их химического состава, концентрации твердой фазы и не зависит от напряженности внешнего магнитного поля Н < 10 кА/м.

9. Проведены оценки формы и объема свободной невесомой капли, а также капли, истекающей из отверстия, в магнитном поле, получены количественные оценки отклонения формы свободной капли от эллипсоида вращения, обнаружено изменение объема истекающей из отверстия капли МЖ при изменении напряженности воздействующего магнитного поля.

11. Разработан электрический способ диспергирования МЖ, позволяющий синтезировать эмульсии на основе магнитной жидкости с высокой концентрацией дисперсной фазы и, таким образом, повысить чувствительность эмульсии к магнитному полю. Оптимизирован состав магнитных эмульсий, использующихся в технике магнитной записи и дефектоскопии.

Достоверность: достоверность представленных в диссертационной работе результатов обеспечивается использованием апробированных методик исследования, применением стандартных приборов и оборудования при проведении измерений, анализом погрешностей измерений. Основным экспериментальным методом является визуализация и контроль процессов взаимодействия капель МЖ с внешними полями, а также процессов структурообразования в приповерхностном слое капель МЖ при помощи современных методов цифровой фотографии и видеозаписи, компьютерной обработки экспериментальных данных. Короткие времена экспозиции и использование для наблюдений современных видеокамер позволяют наблюдать детали процессов с высоким временным и пространственным разрешением. В работе использованы только устойчивые высокодисперсные образцы магнитной жидкости. Сформулированные в диссертации научные положения и выводы не противоречат известным положениям физики конденсированного состояния, электрофизики и физики магнитных явлений; согласуются с накопленным опытом исследования капель магнитных и диэлектрических жидкостей. Основные результаты и сделанные выводы многократно доложены и обсуждены на Международных, Российских и других научных конференциях.

Область применения результатов:

1. Проведенные исследования закономерностей устойчивого и неустойчивого состояния капель магнитной жидкости могут быть использованы для объяснения процессов, реализующихся на границе раздела несмешивающих-ся жидкостей, то есть в ситуациях, часто встречающейся в физике конденсированного состояния, коллоидной химии и химической технологии. Трактовка явлений неустойчивости полезна при электростатическом распылении инсектицидов и топлив, получении порошков тугоплавких металлов.

3. Практическую значимость имеют предложенный электрический способ диспергирования эмульгированных капель МЖ (А.с.[33]) и результаты оптимизации состава эмульсий магнитных жидкостей для дефектоскопии (А.с.[34, 37]).

4. Полученные результаты используются в научно-исследовательской работе студентов и аспирантов кафедры Теоретической и общей электротехники СевКавГТУ, в учебном процессе при изучении дисциплин «Теоретические основы электротехники», «Техника высоких напряжений», курсов по выбору.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты теоретического анализа и экспериментального исследования деформации и устойчивости капель магнитной жидкости при одновременном воздействии на них электрического и магнитного полей. Обнаруженную потерю устойчивости капель магнитной жидкости в электрическом поле и влияние на нее магнитного поля, направленного коллинеарно и ортогонально электрическому полю. Положение о трансформации капли из трехосного эллипсоида в эллипсоид вращения при ортогонально направленных электрическом и магнитном полях и вывод условий трансформации.

3. Результаты экспериментального исследования взаимодействия капель магнитной жидкости при одновременном воздействии на них стационарных электрического и магнитного полей, демонстрирующие отталкивание или притяжение капель в зависимости от взаимных направлений оси агрегата, векторов электрического и магнитного полей.

4. Связь деформации капли магнитной жидкости с образованием динамических структур в ее приповерхностном слое и их трансформацией при изменении напряженности постоянного поля, времени его воздействия, а также толщины слоя. Выявленные закономерности динамики структурных образований дисперсной фазы магнитной жидкости в слое и новые типы структур, образующиеся в постоянном электрическом поле, а также при одновременном воздействии постоянного и переменного низкочастотного полей. Изменение структурных образований в зависимости от плотности задаваемого постоянного тока, протекающего через слой магнитной жидкости, в режиме автоколебаний постоянного напряжения.

5. Положение о>том, что при наличии структурных образований приповерхностный слой МЖ представляет как в постоянном, так и в переменном низкочастотном электрическом поле активный нелинейный элемент; при одновременном воздействии постоянного и низкочастотного переменного электрических полей слой МЖ в зависимости от напряженности постоянного поля, амплитуды и частоты переменного поля проявляет свойства как линейного, так и нелинейного элемента.

7. Экспериментально установленные зависимости коэффициента поверхностного натяжения магнитных жидкостей различного химического состава от концентрации твердой фазы в жидкости-носителе. Положение о независимости коэффициента поверхностного натяжения МЖ от напряженности магнитного поля Н < 10 кА/м. Результаты анализа истечения капли МЖ из отверстия в горизонтальной плоскости, показывающие изменение ее формы и объема в зависимости от направления и напряженности воздействующего магнитного поля.

9. Способ электрического диспергирования капель МЖ и устройство для его реализации, позволяющие эмульгировать магнитные жидкости, плотность которых в 1,4. 1,6 раз превышает плотность воды, и получать устойчивую эмульсию, которая обладает повышенной чувствительностью к магнитному полю.

Апробация работы: проводилась на Всесоюзных конференциях по магнитным жидкостям (Плес, 1985, 1988, 1996, 2000); Рижских совещаниях по магнитной гидродинамике (Юрмала, 1987, 1990); Всесоюзном совещании по физике магнитных жидкостей (Ставрополь, 1986; Душанбе, 1988) Международных конференциях по магнитным жидкостям (Riga, 1989, 1995; Paris, 1992; Bremen, 2001; Delhi, 2003; Плес, 2002, 2004, 2006, 2008); III Конференции по применению магнитных жидкостей в биологии и медицине (Сухуми, 1989), Научно-методических конференциях «Университетская наука-региону» (Ставрополь, 1997, 1998, 2004, 2005); XXIX научно-технической конференции (Ставрополь, 1999); Российской научно-практическая конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (Ставрополь, 2001); XXX — XXXVI научно-технических конференциях СевКавГТУ (Ставрополь, 2002 -2008); VII Международной конференции "Современные проблемы электрофизики и ЭГД жидкостей" (Санкт-Петербург, 2003); III International Conference Fundamental Problems of Physics (Казань, 2005); IV Международной научно-практическая конференция "Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и механотронике" (Новочеркасск, 2005); II Международной научно-практической конференция "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (Санкт-Петербург, 2006); Всероссийской научной конференции "Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем" (Ставрополь, 2007), XVI Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 2009).

Основные результаты изложены в 54 публикациях, в том числе в 16 реферируемых работах из перечня изданий ВАК РФ:

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Выводы

1. Систематизированы данные по величине поверхностного натяжения широкого класса магнитных жидкостей в зависимости от химического состава и концентрации твердой фазы. Показано, что коэффициент поверхностного натяжения МЖ на водной основе при увеличении концентрации твердой фазы уменьшается, коэффициент поверхностного натяжения МЖ на керосинной основе — увеличивается.

2. На основании анализа отклонения формы капли МЖ, деформированной магнитным полем, от эллипсоида вращения доказано, что коэффициент межфазного натяжения на границе МЖ — глицерин не зависит от напряжен

1 "У ности внешнего магнитного поля и составляет у = (18±1)10" Дж/м" в поле напряженностью Н< 10 кА/м.

3. Оценено влияние постоянного и переменного магнитных полей на процесс образования и отделения капель МЖ от отверстия в горизонтальной поверхности. Показано, что горизонтальное магнитное поле напряженностью Н< 7 кА/м увеличивает объем отрывающейся капли до 300% и нарушает ее симметрию относительно вертикальной оси. В вертикальном магнитном поле объем капли уменьшается при увеличении напряженности поля, причем зависимость У(Н) нелинейная для МЖ М5 =51 кА/м.

4. На основании предложенного способа контроля работоспособности эмульсий МЖ в воде выбраны ПАВ, стабилизирующие систему; определена их оптимальная концентрация; оценена устойчивость в гравитационном и магнитном полях. Установлено, что контакт с водой более 7 суток увеличивает коэффициент межфазного натяжения на 7,5 % и в два раза повышает устойчивость магнитной жидкости к коалесценции.

5. Разработан электрический способ диспергирования магнитных жидкостей, позволяющий эмульгировать магнитные жидкости намагниченностью насыщения М3 ~ 80 кА/м и, таким образом, в 10 раза повысить чувствительность эмульсии к магнитному полю. Установлено, что магнитным полем можно управлять скоростью движения капли в потоке жидкости и регулировать процесс эмульгирования МЖ в электрическом поле.

279

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении сформулируем основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Экспериментально показано и теоретически подтверждено увеличение деформации капли магнитной жидкости при взаимодействии со стационарными электрическим и магнитным полями при совпадении направлений полей и достижение компенсации деформации при условии Н ** = к • , если поля направлены ортогонально. Воздействие соосного магнитного поля понижает устойчивость капли к разрыву в электрическом поле в 1,1 раза, ортогонального - увеличивает в 2,5 раза.

2. Наличие стационарного электрического (магнитного) поля при взаимодействии капли магнитной жидкости с вращающимся магнитным полем приводит к изменению ее формы, характера движения, колебанию эксцентриситета (от етЫ= 0,5 до етах = 0,95) и угла отставания (от ат1п = 0,4 рад до втах = 0,97 рад) во времени в течение периода вращения поля, изменяет порог устойчивости. Коллинеарное электрическое поле уменьшает порог возникновения неустойчивости капли, магнитное — полностью гасит ее неустойчивость.

3. Капли магнитной жидкости, объединенные в агрегат, в зависимости от напряженностей и взаимных направлений векторов электрического и магнитного полей, а также оси агрегата, могут притягиваться или отталкиваться. Так, при коллинеарных направлениях векторов Ё и Я с осью агрегата при Е < 60 кВ/м, Н < 5 кА/м капли притягиваются, при увеличении напряженностей полей - расталкиваются.

4. Под действием постоянного или низкочастотного переменного электрического поля в слое магнитной жидкости толщиной 20.200 мкм появляется динамическая структура, представляющая области повышенной концентрации твердой фазы, которая изменяется при изменении напряженности поля, времени и многократности его воздействия. При повторном воздействии постоянного напряжения

U= 11. 12 В на слой МЖ толщиной 20. .25 мкм структура имеет форму вращающихся колец, при U = 24.25 В образует вихри; при одновременном воздействии постоянного напряжения U= 10.25 В, и переменного напряжения амплитудой Um= 30 В, частотой/=5 Гц имеет форму «больших» лабиринтов размером ~ 5 мм. Структурированный приповерхностный слой усиливает деформацию капли магнитной жидкости в соосных полях напряжен-ностями Е = 10 кВ/м и Н=6 кА/м на 20 %.

5. При протекании заданного источником тока постоянного тока плотностью j = 0,025.0,1 А/м~в ячейке со слоем магнитной жидкости возникают автоколебания постоянного напряжения, которые сопровождаются трансформацией ячеистой структуры в лабиринтную, при увеличении плотности тока размеры лабиринтной структуры увеличиваются от 500 до 2000 мкм.

6. При наличии структурных образований слой магнитной жидкости представляет в постоянном поле и в переменном низкочастотном электрическом поле активную нелинейную среду, свойства которой зависят от толщины слоя. При одновременном воздействии постоянного и переменного напряжений ит=4 В и/= 6 Гц с увеличением постоянного напряжения слой магнитной жидкости проявляет свойства линейного элемента при U < 8 В, при этом ток опережает по фазе напряжение, при 8В<£/<22В - нелинейного элемента, при U > 22 В - опять линейного элемента, при этом ток отстает по фазе от напряжения.

7. Действительная часть комплексной диэлектрической проницаемости s' магнитной жидкости в слое толщиной 20.25 мкм принимает отрицательное значение при воздействии переменного напряжения амплитудой Um=4 В, частотой/= 6 Гц и постоянного напряжения Un~ 17. .25 В.

8. Коэффициент поверхностного натяжения магнитной жидкости на основе воды при увеличении концентрации твердой фазы (р = (0,01. 15)% уменьшается в 3,5 раза, коэффициент поверхностного натяжения магнитной жидкости на основе керосина возрастает с увеличением концентрации

3 2 твердой фазы в 1,16 раза и не изменяется [<7=(18±1)10~ Дж/м ] в магнитном поле напряженностью Н < 10 кА/м. При истечении капель МЖ из отверстия в горизонтальной поверхности горизонтальное магнитное поле увеличивает объем отделяющейся капли в три раза, вертикальное поле - уменьшает ее объем на 20. .30 % .

9. Применение слоя магнитной жидкости толщиной d = 150 мкм в качестве активного диэлектрика емкостного элемента последовательного колебательного контура при дополнительном воздействии постоянного напряжения С/я <300 В приводит к изменению добротности контура в 3 раза, резонансного тока в 5 раз.

10. Электрический способ эмульгирования магнитных жидкостей с концентрацией твердой фазы 12. 14 % позволяет получать эмульсии с преобладанием капель заданного размера и в десять раз повысить чувствительность эмульсий к магнитному полю. Срок работоспособности эмульсий магнитных жидкостей оптимального состава, применяемых для визуализации магнитной записи и дефектоскопии, увеличивается в два раза.

Список источников диссертации и автореферата по физике, доктора физико-математических наук, Чуенкова, Ирина Юрьевна, Ставрополь

1. Sample S.B., Hedrick C.D. Potential energy of a deformed conducted sphere in an electric field // Engage. Sci, 1969. - V.7. - № 4. - P. 427-435."

2. Болога M.K., Гроссу Ф.П., КоПжухарь И.А. Электроконвекция и теплообмен — Кишинев: Изд-во «Штиинца», 1977. 320 с.

3. Григорьев, А.И. Капиллярные электростатические неустойчивости // Со-росовский образовательный журнал. М. 2000. Т.6. № 6. С.37—43.

4. Ширяева С.О., Григорьев А.И., Белоножко Д.Ф. Капиллярные электростатические неустойчивости // Материалы VI Международной конференции «Современные проблемы электрофизики и электродинамики жидкостей».- М.: МГУ, 2000.- С.61-64.

5. Taylor G.I. Disintegration of mater drops in an electric field // Proc. Roy. Soc, 1964. V. A 280. - № 1382. - P. 383-397.

6. Грановский Г.М., Лавров И.С., Смирнов O.B. Электрообработка жидкостей. Л.: Изд-во «Химия», Ленинградское отделение, 1976 — С.21.

7. Торза С., Кокс Р., Мейсон С. Электрогидродинамическая деформация и разрыв капель. М.: Наука, 1975. - С. 185.

8. Скачков А.Е. Исследование поведения жидких неоднородных диэлектриков (эмульсий) в электрических полях высокой напряженности и практическая реализация результатов: дис. .канд. техн. наук: Ленинград: ЛГУ, 1976.- 153 с.

9. Allan R.S., Mason S.G. Particle behavior in shear and electric field. 1. Deformation and burst of liquid drops // Ibid. 1962.A 267. № 1328. P. 44-61.

10. Ширяева С.О., Григорьев А.И., Мокшеев П.В. Нелинейный анализ равновесной формы заряженной капли в стенке воронки смерча // ЖТФ. 2008. Т. 78. Вып. 3. С. 47-55.

11. Коромыслов В.А., Григорьев А. И., Ширяева С.О. Деление заряженных капель на равные части сравнимых размеров при сильных сфероидальных виртуальных деформациях // ЖТФ. 1998. Т. 68. № 8. С. 45-53.

12. Adam J.R., Lindblad N.R., Hendrics C.D. The collision, coalescence and disruption of water droplets // J. Appl. Phys. 1968. Vol. 39. № 11. P. 5173 -5180.

13. Berg T.G., Trainor R.J., Vaughan U. Stable, unstable and metastable charged droplets//J. Atmos. Sci. 1970. Vol.27. №11. P. 1173-1181.

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

15. Дейнега Ю.Д., Ковчанич Н.Я., Попко К.К. Электрокинетические и поляризационные явления в углеводородных дисперсных системах // Электронная обработка материалов. 1979. №1. С.38-42.

16. Дейнега Ю.Д., Виноградов Г.В. О поведении в электрическом поле и устойчивости неводных пластичных систем //ДАН СССР. 1963. Т. 151.-С.879.

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

18. Dodgson N., Sozou С. The deformation of a liquid drop by an electric field // ZAMP. 1987. Vol. 38. № 3. P. 424 -432.

19. Григорьев А.И. Электродиспергирование жидкости при реализации колебательной неустойчивости ее свободной поверхности // ЖТФ. 2000. Т.70. Вып.5. С. 22-27.

20. Щерба Е.А., Григорьев А.И., Коромыслов В.А. О взаимодействии двух заряженных проводящих шаров при малых расстояниях между ними // ЖТФ. М. 2002.Т.72. Вып. 1. С. 15-19.

21. Мазец И.Е. Поляризация двух близко расположенных металлических сфер во внешнем однородном электрическом поле // ЖТФ. М. 2000. Т.70. Вып. 10. С. 8-10.

22. Дроздова В.И. Концентрационные структуры и межфазные явления в магнитных коллоидах: дис. . д-ра физ.-мат. наук. — Ставрополь, 1998 — 339 с.

23. Elmore W. С. Ferromagnetic colloid for studying magnetic structure // Phys. Rev. 1938. Vol. 54. №4. P. 309.

24. Elmore W. C. The magnetization of ferromagnetic colloid // Phys. Rev. 1938. Vol. 54. № 12. P. 1092-1095.

25. Бибик E.E., Бузунов O.E. Достижения в области получения и применения магнитных жидкостей. М.: ЦНИИ «Электроника», 1979. - 60 с.

26. Бибик Е.Е. Влияние взаимодействия частиц на свойства феррожидкостей // Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск, 1983. — С.3-21.

27. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости Рига: «Зинатне», 1989.-386с.

28. Магнитные жидкости неупорядоченные магнетики с дипольным взаимодействием И.А. Зайцев, Ю.И.Лесных, Е.А. Позныхова и др.// Труды ИОФАН. -М.: Наука, 1992.-Т.37. - С. 99 -141.

29. Dilution induction instability in ferrofluids / R.W. Chantrell, J.Sidhu, P.R.Bis-sell et al. // J. Appl. Phys, 1982.Vol. 53. № 11. P. H 8341-H 8343.

30. Shliomis M.I., Raikher Yu.L. Experimental Investigations of Magnetic fluids // IEEE Transactions on Magnetic, 1980. Vol. MAG 16. № 2. P. 237-250.

31. Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г., Балабанов K.A. Магнитная восприимчивость магнитной жидкости с микрокапельной структурой // Магнитная гидродинамика-Рига: «Зинатне», 1988.-№2. С.87-91.

32. Пирожков Б.И., Юркин И.В. Кинетика агрегирования магнитной жидкости при введении в нее коагулятора // Ш Всесоюзное совещание по физике магнитных жидкостей. Ставрополь, 1986. — С.85 - 87.

33. Шавленкова Е.В. Применение метода ИК-спектроскопии для анализа магнитных жидкостей // Тезисы докладов Ш Всесоюзного совещания по физике магнитных жидкостей. — Ставрополь, 1986 — С. 118-119.

34. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости — М.: Химия, 1989.-240 с.

35. Тарапов И.Е. Некоторые вопросы гидростатики намагничивающихся и поляризующихся сред // Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. 1974. № 5. С.141-144.

36. Архипенко В.И., Барков Ю.Д., Баштовой В.Г. Исследование формы капли намагничивающейся жидкости в однородном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1978. №3. С. 131-134.

37. Дроздова В.И., Скроботова Т.В., Чеканов В.В. Экспериментальное изучение гидростатики межфазной поверхности феррожидкости // Магнитная гидродинамика. 1979. №1. С. 16-18.

38. Беджанян М.А. Эффекты взаимодействия капель магнитной жидкости с магнитным и электрическим полями: дис. . канд. техн. наук: — Ставрополь: СГУ, 2002.- 131 с.

39. Берковский Б.М. К исследованию устойчивости равновесных форм магнитной жидкости // Численные методы решения задач переноса. -Минск: ИТМО, 1979.-Ч.1.-С. 149-155.

40. Морозов К.И. Вращение капли вязкой жидкости // Письма в ЖЭТФ. 1999. Т.112, Вып. 4. С. 1340- 1350.

41. Дроздова В.И. Об образовании агрегатов в магнитных жидкостях // Физические свойства магнитных жидкостей. — Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С.34-40

42. Барков Ю.Д., Берковский Б.М. Распад капли намагничивающейся жидкости//Магнитная гидродинамика. 1980. №3. С. 11-14.

43. Архипенко В.И., Барков Ю.Д., Баштовой В.Г. Устойчивость цилиндрической поверхности намагничивающейся жидкости // Доклады АНБССР-Минск, 1979 -Т.23.-№4-С. 41.

44. Дроздова В.И., В.В. Чеканов Экспериментальное изучение пондеромоторных сил, действующих на межфазную поверхность феррожидкости // Исследования по физике кипения.- Ставрополь: СГПИ, 1976.-Вып.4.-С 74-79.

45. Engel I., Lebedev A.V., Morozov K.I. Rotation ferrofluid drops //"ICMF 9,1. Bremen, 2001. P. 120-132.

46. Дроздова В.И., Скроботова T.B. О деформации намагничивающих капель в магнитном поле // Материалы II Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1981. - С. 24 —25.

47. Блум Э.Я., Михайлов Ю.А., Озолс Р.Я. Тепло— и массообмен в магнитном поле Рига: «Зинатне», 1980 - 355 с.

48. Дроздова В.И., Скибин Ю.Н, Чеканов В.В. Исследование колебаний капель магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1981. №2. С. 17-23.

49. Nayyar N.K., Murty G.S. The Flattening of Dielectric Liquid Drop-in a Uniform Electric Field // Proceeding of National Institute of Sciences of India, 1955. V.A.25-№6.P. 373-379.

50. Taylor G. Disintegration of Water Drop in an Electric Field // Proc. Poy. Soc, 1964. Vol. 280. № 1382. P. 383-397.

51. Hasse R. W. Inertial Friction and Angular Momentum of an Oscillating Viscous Charged Liquid Drop under Surface Tension // Annals of Physics, 1975. V. 93. P. 68-87.

52. Шурубор И.Ю. Расслоение ферроколлоидов: условие образования и магнитные свойства капельных агрегатов: дис. . канд. физ.-мат: наук. -Свердловск: СТУ, 1989 147 с.

53. Bacri J.C., Cebers А.О., Perzyn R. Behavior of a magnetic fluid microdrop in a rotating magnetic field // Phys. Rev. Lett., 1994. Vol. 72. 2705.

54. Цеберс A.O. Вириальный метод исследования статики и динамики капель магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1985. №1. С. 25-34.

55. Голубятников А.Н. К выводу уравнения движения деформирующейся капли магнитной жидкости // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по физике магнитных жидкостей М: МГУ, 1985 - С. 101-102.

56. Погирницкая С.Г., А.Г. Рекс Осесимметричные равновесные формы капли магнитной жидкости в однородном магнитном поле // Тезисы докладов Двенадцатого Рижского совещания по магнитной гидродинамике

57. Рига: РГУ, 1987. Т.З.- С. 91-94.

58. Пшеничников А. Ф., Мехоношин В. В.Численное моделирование крупномасштабной магнитной структуры в сферической капле магнитной жидкости // Тезисы докладов 13-й Зимней школы по механике сплошных v сред.- Пермь: ПГУ, 2003.- С. 261.

59. Барков Ю.Д., Берковский Б.М. Распад капли намагничивающейся жидкости // Магнитная Гидродинамика. 1980. №3. С. 11-14.

60. Морозов К.И. Вращение капли вязкой жидкости // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т.112. В 4. С.1340 -1350.

61. Jeffrey G.B. The motion of ellipsoidal particles immersed in a viscous fluid // Proc. R. Soc. London, 1922. Ser. A 102. 3P. 161.

62. Morozov K.I. Rotation of a droplet in a viscous fluid // JETP, 1997. № 85. P. 728-733

63. Кожевников B.M. Исследование струйного течения магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Магнитная гидродинамика. Рига: Зинатне, 1983. №2. С. 85-87.

64. A.C. № 966735 СССР, МКИ5 H01F1/28, G01N27/84 Магниточувствительная эмульсия / В.В. Чеканов, В.И. Дроздова // БИ, 1982.-№38.- С.245.

65. А. с. № 1593484 СССР, МКИ5 H01F1/28, G01N27/84 Магниточувствительная жидкость для визуализации магнитной записи / В. И. Дроздова, Ю. Н. Скибин., Г. В. Шагрова, О. В. Шульга и А. А. Якштас // не подлежит публикации.

66. Цеберс А.О. Образование и свойства крупных агломератов магнитных частиц // Магнитная гидродинамика. 1983. № 3. С. 3-11.

67. Цеберс А.О. Термодинамическая устойчивость магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1982. № 2. С. 31—40.

68. Диканский Ю.И., Цеберс А.О., Шацкий В.П. Свойства магнитных эмульсий в электрическом и магнитном полях // Магнитная гидродинамика. 1990. №1. С. 32-38.

69. Mocros I. The study of interfacial tension at different solid-liquid interface as a function of electric field//Electrostatics, 1978. №5. P. 51-69.

70. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. — M.: Мир, 1979.-568 с.

71. Кройт Г.Р. Наука о коллоидах. М.: Мир, 1955.-538 с.

72. Шерман Ф. Эмульсии / пер. с англ. под ред. А.А. Абрамзона. JI: Химия, 1972.-448 с.

73. Каган Я.И. Определение поверхностного натяжения магнитных жидкостей //Магнитная гидродинамика. 1985. №4. С. 135-136.

74. Атрощенко Л.С., Воронина С.М., Повх И.Л. Поверхностное натяжение плоской пленки в однородном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1982. № 2. С. 42-48.

75. Баштовой В.Г., Тайц Е.М. О некоторых эффектах, связанных со скачком намагниченности на границе раздела магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1985. №2. С. 54-60.

76. Голубятников А.И., Субхангулов Г.И. О поверхностном натяжении магнитной жидкости //Магнитная гидродинамика. 1986. №1. С. 73-78.

77. Bacri J.C., Salin D. Study of deformation of ferrofluid droplets in magnetic field //Physique-Letters. 1982.Vol.43, № 6.P. L179-L184.

78. Фертман B.E. Магнитные жидкости. Справочное пособие / В.Е. Фертман Минск, 1988 - 184 с.

79. Shliomis M.I., Yu.L. Raikher Experimental investigation of magnetic fluids // IEEE Transactions of Magnetic, 1980. Vol.Mag-16. №2. P.237-250.

80. Багаев B.H., Буевич Ю.А., Тетюхин B.B. К теории магнитостатического взаимодействия и структурообразования в дисперсных системах // Магнитная гидродинамика. 1986. №2. С. 35^-0.

81. Дроздова В.И., В.В. Чеканов Диффузия частиц феррожидкости в магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1981. № 1.- С.61.

82. Чеканов В.В. Магнитная проницаемость эмульсий магнитной жидкости // Материалы 11 Всесоюзной школы—семинара по магнитным жидкостям.-М.: МГУ, 1981.-С.55-58.

83. Суязов В.М. К гидродинамике ферромагнитной эмульсии и эффективной вязкости. 4.1 Основные уравнения теории и их применение к течению растяжения // Магнитная гидродинамика. 1983. №1. С. 17—28.

84. Бибик Е.Е. Взаимодействие частиц в феррожидкостях // Физические свойства и гидродинамика дисперсных ферромагнетиков — Свердловск: УНЦ АН СССР, 1977. С.З -19.

85. Bean С.Р., I.S. Jacobs Magnetic granulometry and superparamagnetism // Journal of Applied Physics. 1992. V. 27. №12. P. 1448-1452.

86. Иванов A.O., Менделев B.C. Цепочечные агрегаты в феррожидкостях: влияние магнитного поля // Сборник научных трудов 11-ой Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004. -С. 62-67.

87. Канторович С.С. Цепочечные агрегаты в полидисперсных феррожидкостях // Сборник научных трудов 11-ой Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2004. - С. 27-32.

88. Чеканов В.В., Дроздова В.И., Нуцубидзе П.В., Скроботова Т.В., Чере-мушкина А.В. Изменение намагниченности магнитной жидкости при образовании агрегатов // Магнитная гидродинамика. 1984. №1. С.3-9.

89. Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г., Чеканов В.В. Исследование магнитных свойств феррожидкости в постоянном однородном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1981. №3. С. 118-120.

90. Чеканов В.В. О взаимодействиях частиц в магнитных коллоидах // Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей: материалы междунар. Науч. Конф.- Саласпилс: «Зинатне».- 1980 -С.69-76.

91. Чеканов В.В. Возникновение агрегатов как фазовый переход в магнитных коллоидах // Физические свойства магнитных жидкостей. -материалы всесоюзной науч. конф. — Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983.-С. 42-49.

92. Sano К., Dyo M. Theory of agglomeration of ferromagnetic particles in magnetic fields // J. Phys. Soc, 1983. V. 52. № 8. P. 2810-2815.

93. Peterson E.A., Krueger D.A. Reversible field-induced agglomeration in magnetic colloids //Journal of Colloid and Interface Science, 1977. V.62.№ l.P. 24-34.

94. Шлиомис М.И. Магнитные свойства ферроколлоидов: обзор новых результатов // Материалы XVII Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений-Донецк: ДПИ, 1985-С. 122.

95. Цеберс А.О. К вопросу о причинах образования микрокапельных агрегатов в коллоидах ферромагнетиков // Магнитная гидродинамика. 1987. №3. С. 143-145.

96. Бибик Е.Е., Лавров И.С., Меркушев О.Н. Оптические эффекты при агрегировании частиц в электрическом и магнитном полях // Коллоидный журнал, 1966. Т.28. №5. С.631-634.

97. Минаков А.А., Мягков А.В., Веселаго В.Г. Концентрированные магнитные жидкости дипольные стекла // В сб.: Неравновесные процессы в магнитных суспензиях - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986 - С. 3-8.

98. Hayes Ch. F. Observation of association in a ferromagnetic colloid // Journal of Colloid and Interface Science. 1975. Vol.52. №2. P. 239-243.

99. Krueger D.A. Review of agglomeration in ferrofluids // IEEE Transactions of Magnetic, 1980. Vol. Mag-16. №2. P.251-253.

100. Kohlbrecher J., Balasoiu V., Andreev M., Bica D., Vekas L.Magnetic microstructure of F304 ferrofluids studied by small angle neutron scattering // ICME 9. Bremen. 2001. P. 201-206.

101. De Gennes P.G., P.A. Pincus Pair correlation in a ferromagnetic Colloids // Physics der kondensirten materie. 1970. Vol. 11. № 3. P. 189-198.

102. Кандаурова H.B., B.B. Чеканов Модель цепочечных агрегатов в магнитном поле // Сб.науч.тр. СевКавГТУ. Серия "Физико-химическая".- Вып.З. Ставрополь, 1999. - С.77-80.

103. Цеберс А.О. О роли поверхностных взаимодействий при расслоении магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1982. № 4. С. 21— 27.

104. ЮЗ.Горобец Ю.И., Ильчишин О.В., Макмак И.М. Особенности процесса структурообразования в пленках ферромагнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1988. №4. С.44^48.

105. Цеберс А.О. К вопросу об образовании коллоидными ферромагнетиками периодических структур в плоских слоях // Магнитная гидродинамика. 1986. №4. С. 132-135.

106. Krueger D.A. Theoretical estimates of equilibrium chain Lengths in Magnetic colloids. // Journal of Colloid and Interface Science, 1979. Vol.70. №3. P.558 -563.

107. Martinet A. Birefrigence et duohroisme lineaire des ferrofluids sous champ magnetigue//Reologica Asta, 1974. Vol.52. №2. P. 260-264.

108. Барьяхтар Ф.Г., Горобец Ю.И., Косачевский Л.Я., Ильчишин О.В., Хи-женков П.К. Гексагональная решетка цилиндрических магнитных доменов в тонких пленках феррожидкости // Магнитная гидродинамика. 1981. №3. С.120-123.

109. Барьяхтар Ф.Г., Хиженков П.К., Дорман В.Л. Динамика доменной структуры магнитной жидкости // Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УОАНСССР - 1983. - С.50 - 57.

110. Хиженков П.К., Дорман В.Л., Барьяхтар Ф.Г. Фазовая диаграмма магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1989. №1. С. 35—40.

111. Диканский Ю.И., Бондаренко Е.А., Рубачева В.И. Дифракция света на структурных образованиях в магнитной жидкости // Тезисы докладов XIII Рижского совещания по магнитной гидродинамике: Рига: ЛГУ, 1990.-Т. 3.-С. 15-17.

112. Chin-Yih Hong, Но С.Н., Horng Н.Е., Chen С., Yang S.Y., Chiu Y.P., Yang H.C. Parameter dependence of two-dimensional ordered structures in magnetic fluid thin films subjected to perpendicular fields // Magnetohydrody-namics. Vol. 35. № 4. P. 364 -371.

113. Бибик E.E. Магнитооптический эффект агрегирования в поперечном электрическом поле. //Коллоидный журнал. 1970. Т.32. № 2. G.307.

114. Bacri J.C., D. Salin Optical scattering on ferrofluid agglomerates // J. Physique (Letters), 1982. T. 43. № 22. P. L771 -L777.

115. Шульман З.П., В.И. Кордонский Магнитореологический эффект-Минск, 1982.- 184 с.

116. Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем JL: ЛГУ , 1981172 с.

117. Kamiyama S., Kamiyama A. Satoh Rheological properties of magnetic fluids with the formation of clusters: analysis of simple shear flow in a strong magnetic field// J. Coll. Intern. Sci, 1989. Vol. 127. № 1. P.173-188.

118. Пьянзина E.C., Канторович C.C. Цепочечные агрегаты в бидисперсных феррожидкостях // Сборник научных трудов 12-ой Международной Конференции по магнитным жидкостям —Иваново: ИГЭУ, 2006 С. 3640.

119. Пшеничников А.Ф., Шурубур Ю.И. Расслоение магнитных жидкостей: условия образования и магнитные свойства капельных агрегатов // Известия АН СССР. Сер. Физика, 1987. Т.51. № 6. С. 1081-1087.

120. Пшеничников А.Ф. О фазовых переходах в магнитных жидкостях // Сборник научных трудов 9-ой Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2000. - С.96 -101.

121. Шагрова Г.В., Дроздова В.И. Динамика микрокапельных агрегатов в магнитном поле // Сборник научных трудов 12-ой Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2006. - С. 196-201.

122. Шагрова Г.В., Дроздова В.И., Кушнарев В.В. Влияние температуры на деформацию капельных агрегатов МЖ в магнитном поле // Сборник научных трудов 10-ой Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2002. - С. 286-289.

123. Диканский Ю.И., O.A. Нечаева Структурная самоорганизация в тонком слое магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Сборник научных Трудов 11 Международной конференции по магнитным жидкостям.- Иваново: ИГЭУ, 2004. С. 270 -275.

124. Морозов К.И. К теории конденсации магнитной жидкости в антиферромагнитную фазу // Структурные свойства и гидродинамика магнитных коллоидов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. - С.9 -14.

125. Пьянзина Е.С. Структурный фактор феррожидкостей с цепочечными агрегатами // Сборник Трудов Всероссийской научной конференции «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных нано-систем».- Ставрополь: СГУ, 2007. С.317-322.

126. Диканский Ю.И. Экспериментальное исследование эффективных полей в магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1982. № 3. С. 3336.

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

128. Дюповкин Н.И., Орлов Д.В. Исследование электрических свойств магнитных жидкостей // Магнитные жидкости: научные и прикладные исследования. Минск, 1983. - С.26-32.

129. Диканский Ю.И., Кожевников В.М., Чеканов В.В. Магнитная восприимчивость и электропроводность магнитной жидкости при наличии структурных образований // Физические свойства магнитных жидкостей.— Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С.29-34.

130. Кожевников, В.М. Электрокинетические свойства магнитодиэлектрических коллоидных систем и разработка устройств на их основе: дис. . .доктора техн. наук. Ставрополь, 1999. - 356 с.

131. Диканский Ю.И., O.A. Нечаева О фазовом переходе в магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Вестник СГУ.— Ставрополь: СГУ, 2001.-Вып.28.-С. 17-20.

132. Смирнов В.И., А.И. Федоненко Исследование эффективного поля в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика. 1986. №1. С. 57-60.

133. Чеканов В.В. О термодинамике агрегатов в магнитных жидкостях // Материалы 2-ой Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. — М.: МГУ, 1981. -С. 15-16.

134. Bacri J.S., D. Salin Dynamics of shape transition of magnetic ferrofluid drop //Physique-Letters. 1983. Vol.44. №6. P. L415-L420.

135. Drozdova V. I., Shagrova G. V. Dynamics of optical scattering on ferrofluid agglomerate magnetic drops // J.Magnetism Magn. Materials. 1990. V.85. P.93 96.

136. Jourdan P.S. Association Phenomena in a Ferromagnetic colloid // Molecular Physics. 1973. Vol. 25. № 4. P. 961 973.

137. Буевич Ю.А., Иванов A.O. Кинетика образования сферических агрегатов в магнитных жидкостях//Магнитная гидродинамика. 1990. №2. С. 3340.

138. Николис Г., Пригожин И.Самоорганизация в неравновесных системах. -М.: Мир, 1979.-512 с.

139. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1985. - 412 с.

140. Пригожин И., Стенгерс И.Порядок из хаоса. — М.: Прогресс, 1986 431 с.

141. Пригожин И. От существующего к возникающему. — М.: Наука, 1985. -327 с.

142. Бетчелор Жд. К. Введение в динамику жидкости — М.: Регулярная и хаотическая динамика, 2004. —769 с.

143. Ландау Л.Д., Е.М. Лифшиц Статистическая физика — М.: Наука, 1976. -590 с.

144. ЛандауЛ.Д., Е.М.Лифшиц Гидродинамика. -М.: Наука, 1989.-733 с.

145. Chandrasekhar S. Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability. Oxford: Clarendon Press, 1961. - 355 p.

146. Осипов А.И. Самоорганизация и хаос. М.: Знание, 1986. - 64 с.

147. Белоножко Д.Ф., А.И Грирорьев Конвективные движения в слое вязкой жидкости с однородно заряженной свободной поверхностью // ЖТФ. 2006. Т. 76, Вып.9. С. 42- 45.

148. Князева Е.Н., С.П. Курдюмов Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. -М.: Наука, 1994- 340 с.

149. Aranson I.S., Tsimring L. S. Patterns and collective behavior in granular media: Theoretical concepts //Rev. Mod. Phys, 2006. Vol.78. P. 641.

150. Aranson I.S., Meerson В., Sasorov P.V. and Vinokur V.M. Phase separationand coarsening in electrostatically driven granular media // Physics Rev. Lett, 2002. Vol. 88. P. 204301.

151. Sapozhnikov M.V., Tolmachev Y.V., Aranson I.S.and Kwok W.-K. Dynamic self-assembly and patterns in electrostatically driven granular media // Physics Rev. Lett., 2002. Vol. 90. P. 114301.

152. Aranson I.S., Sapozhnikov M.V. Theory of pattern-formation of metallic mi-croparticles in poorly conducting liquid // Phys. Rev. Lett., 2003. Vol. 90. P. 306657.

153. Осипов А.И. Самоорганизация и хаос. М.: Знание, 1986 - 64 с.

154. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. М.: Наука. 1997 - 320 с.

155. Sch'affer Е., Thurn-Albrecht Т., Russell Т. P. and Steiner U.Electrohydro-dynamic instabilities in polymer films // Europhys. Lett. 2001. Vol.-53. №4. P. 518-524.

156. Димова C.H. Численное исследование нестационарных тепловых структур: дис. доктора физ — мат. наук. Дубна, 2005 — 211с.

157. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А. Изменение концентрации магнитной жидкости близи электродов в электрическом поле // Сборник научных трудов- Ставрополь: СевКавГТУ, Серия "Физико-химическая", 1999. С.80-83.

158. Чеканов B.B. Интерференция света в тонкой пленке на границе с магнитной жидкостью // Тезисы Докладов Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям: Иваново: ИГЭУ, 1988. С. 128-129.

159. Пшеничников А.Ф., Шурубор Й.Ю. Дифракционное рассеяние света тонкими слоями магнитной жидкости // Структурные свойства и гидродинамика магнитных коллоидов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. -С. 25-28.

160. Нечаева O.A. Формирование лабиринтной структуры в тонких пленках магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Вестник СГУ Ставрополь, 2001.- Вып 28.- С. 180 - 183.

161. Райхер Ю.Л. Диффракционное рассеяние света ферромагнитной суспензией в сильном магнитном поле // Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. - С. 58-65.

162. Dikansky Yu.I., Shatsky V.P. Electrohydrodynamics of magnetic emulsions and diffraction light scattering // XV international conference on magnetic fluids.-Riga, 1988.-P. 99-100.

163. Цеберс A.O. Внутреннее вращение в гидродинамике слабопроводящих диэлектрических суспензий // Механика жидкости и газа. М. 1980. №2. С. 86-93.

164. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А., Дискаева E.H. Кинетика образования приэлектродного слоя магнитной жидкости в электрическом поле // Вестник СГУ. Ставрополь: СГУ, 2005. - С.85-92.

165. Чеканов В. В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А., ШарипковаЕ.В. Эффективные емкость и сопротивление ячейки с магнитной жидкостью // Матер. XLV научно-метод.конфер. "Проблемы физико-математических наук". Ставрополь: СГУ, 2000. - С. 36 - 39.

166. Морозова Т.Ф. Формирование структуры в магнитной жидкости при воздействии поляризующего напряжения: дис. . канд. физ.-мат. наук -Ставрополь, 2002 — 150 с.

167. Кандаурова H.B. Автоволны в магнитной жидкости // Известия ВУЗов-Северо-Кавказский регион. 1999. №2. С. 28-31.

168. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А. Динамическая модель приэлектродного слоя магнитной жидкости как электроактивной среды // Сборник научных трудов 10-ой Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2002. - С. 87-91.

169. Чеканов В.В., Бондаренко Е.А. Автоволны в приэлектродной области с магнитной жидкостью в магнитном поле // Ставрополь: Вестник СГУ, 2001.-Вып. 28.- С. 31-34.

170. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А. Синхронизация автоволновых процессов в магнитной жидкости // Сборник научных трудов 10-ой Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2002. - С. 103-107.

171. Бондаренко Е.А. Механизм формирования многослойной структуры в магнитной жидкости в приэлектродной области: дис. . канд. физ.- мат. наук. Ставрополь, 2001. - 130 с.

172. Чеканов В.В., Кандаурова Н.В., Бондаренко Е.А. Уравнение автоволнового процесса в приповерхностном слое магнитной жидкости на границе с электродом // Ставрополь: Вестник СГУ, 2003 — Вып. 34 С. 37-40.

173. Диканский Ю.И. Эффекты взаимодействия частиц и структурно-кинетические процессы в магнитных коллоидах: дис. . д-ра физ мат. наук. - Екатеринбург, 1999.-305с.

174. Кожевников В. М., Ю.А. Ларионов, Морозова Т.Ф. Перенос и накопление заряда в магнитной жидкости // Материалы XXVIII научно-технической конференции-Ставрополь: СтГТУ, 1998-Т. II С. 41—42.

175. Гогосов В.В, Полянский В.А., Шапошников Г.А., Шихмурзаев Ю.Д. Измерение параметров слабопроводящей жидкости в переменном электрическом поле// Электрохимия. 1989. Т.25. Вып. 7. С. 881-886.

176. Ларионов Ю.А. Кинетика структурирования магнитного коллоида в приэлектродном слое: дис. . канд. техн. наук. — Ставрополь, 2002. — 179 с.

177. Стишков Ю.К., Остапенко A.A. Электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках. Л.: ЛГУ, 1989. — 174 с.

178. Чеканов В.В., Ильюх П.М., Кандаурова Н.В., Киселева Т.В. Агрегирование частиц в диэлектрическом и слабопроводящем магнитном коллоиде // Сборник научных трудов 10-ой Международная конференция по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2002. - С. 85-89.

179. Kozhevnikov V.M., Larionov Yu.A. Electrorheological of magnetic fluid //th

180. International Conference in Magnetic Fluids. Book of Abstracts. Bremen, 2001. -P.316-317.

181. Диканский Ю.И., Ларионов Ю.А., Суздалев В.И., Полихрониди Н.Г. Двойное лучепреломление в структурированной магнитной жидкости в сдвиговом течении // Коллоидный журнал. М., 1998. - Т. 60. - №6. - С. 753-756.

182. Кожевников В.М., Ларионов Ю.И., Морозова Т.Ф. Электрокинетические свойства тонкого слоя магнитной жидкости // Сборник научных трудов 8-й Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 1998.-С. 40-42.

183. Диканский Ю.И., Закинян Р.Г., Нечаева O.A. О возможной причине фазового перехода вблизи электродов в магнитной жидкости в электрическом поле // Вестник Ставропольского государственного университета, 2003. № 34. — С.35-39.

184. Диканский Ю.И., Балабанов К.А., Киселев В.В., Борисенко О.В. Магнитное упорядочение в магнитной жидкости с квазитвердыми агрегатами //Магнитная гидродинамика. 1997. Т. 33. №2. С. 243.

185. Виллашек К. Видимый след на магнитной ленте // Наука и жизнь, 1984. №5.С.31-32.

186. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1982.-620 с.

187. Месеняшин А.И. Электрическая сепарация в сильных полях М.: Недра, 1978.-175 с.

188. Гросу Ф.П., Болога М.К. Об электризации слабопроводящей жидкости в электрическом поле // Сб. трудов VIII Международной конференции «Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики жидкостей», СПб: СПбГУ, 2006.- С. 25-29.

189. Касандрова O.A., Лебедев В.В. Обработка результатов измерений М.: Наука, 1970,- 104 с.

190. Жакин А.И., Тарапов И.Е. О диссоционной проводимости жидких диэлектриков // Электронная обработка материалов. Кишинев, 1983. № 3. С.46-49.

191. Стишков Ю.К. Остапенко A.A. Электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках Л.: ЛГУ, 1989 173 с.

192. КожевниковВ.М., Чуенкова И.Ю., Крячко Н.И. Электрическая прочность магнитных жидкостей // Тез.докл. II Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1981- С. 30-31.

193. Кандаурова Н.В., Чуенкова И.Ю. Экспериментальное исследование деформации капель магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях//Магнитная гидродинамика. 1991. № 1. С. 114—132.

194. Чуенкова И.Ю. Неустойчивость поверхности капель магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // XII Рижское совещание по магнитной гидродинамике. Т. 3. Магнитные жидкости. Саласпилс, 1987.-С. 95-98.

195. Тамм И.Е. Основы теории электричества. — М.: Наука, 1976 С.164.

196. Горбунова Т.Н., Махукова О.Г., Чуенкова И.Ю. Деформация капель магнитной жидкости и их взаимодействие в электрическом и магнитном полях // Тезисы Докл. III Всесоюзного Совещания по физике магнитных жидкостей. — Ставрополь: СПИ, 1986 С. 41-43.

197. Чуенкова И.Ю. Разработка и применение эмульсий магнитных жидкостей: дис. . канд. техн. наук- Ставрополь, 1989 136 с.

198. Кандаурова Н.В., Торопцев E.JL, Чуенкова И.Ю. Деформация капель магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Магнитная гидродинамика. Т.28. № 3. С. 109 -111.

199. Чуенкова И.Ю. Деформация капли магнитной жидкости в электрическом и магнином полях // Сб.науч.трудов «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» , Ставрополь: СГУ, 2007.-С. 108-113.

200. Шкадов В.Я., Шутов A.A. Деформация капель и пузырьков в электрическом поле // Известия РАН МЖГ. 2002. № 5. С.54-66.

201. Лебедев A.B., Морозов К.И. Динамика капли магнитной жидкости во вращающемся магнитном поле // Письма в ЖЭТФ. М. 1997. Т. 65, Вып. 2. С. 150-154.

202. Морозов К.И. Вращение капли в вязкой жидкости // Письма в ЖЭТФ-М., 1999. Т. 112. Вып. 4. С. 1340-1350.

203. Диканский Ю.И., Беджанян М.А., Чуенкова И.Ю., Суздалев В.Н. Динамика формы капли магнитной жидкости во вращающемся магнитном и стационарном электрическом полях // Магнитная гидродинамика. 2000. Т.36. № 1. С.61-68.

204. Диканский Ю.И., Беджанян М.А., Чуенкова И.Ю. Капля магнитной жидкости во вращающемся магнитном и стационарном электрическом полях поле // Сборник научных трудов 9-й Международной конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2000 .- С.57-59.

205. Dikanski Yu.I. , Chuenkova I. Yu., Bedjanian M. A. Magnetic fluid drop in rotating magnetic and stationary electric field / Ivanovo: ISTU. 2000. -P.l 17-119.

206. Чуенкова И.Ю., Беджанян M.A. Поведение капли магнитной жидкости в электрическом стационарном и вращающемся магнитном полях // Тезисы докладов Всероссийской конференции, Ставрополь: СГСХА, 2001— Т.2.- С.305- 306.

207. Dikansky Yu.I., Bedjanian М.А., Chuenkova I.Yu., Suzdalev V.N. Dynamics of magnetic fluid drop's shape in rotating and stationary magnetic fields //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002. Vol.252. P. 276 -279.

208. Dikanski Yu.I., Bedjanian M.A., Chuenkova I.Yu., Susdalev V.N. Influence of rotating and stationary Magnetic fields on magnetic fluid drop // 9 International Conference of Magnetic Fluids-Bremen, 2000. P.258-261.

209. Вислович A.H., С.И. Лобко, С.Г. Лобко Взаимодействие твердых тел, взвешенных в магнитной жидкости в однородном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1986.Т.29. № 4. С.43-51.

210. Фурмаков Е.Ф. Размерный диэлектрический эффект в тонких полярных жидкостях // Тез. Докл. Всероссийской конф. «Структурно-динамические процессы в неупорядоченных средах». Самарканд: СГУ, 1992 - С.23-30.

211. Данилов М.И. Самоорганизация слоя магнитодиэлектрического коллоида под действием электрического поля: дис. . канд. физ.-мат. наук — Ставрополь, 2006. — 135 с.

212. Ястребов С.С. Динамические структуры в тонком слое магнитодиэлектрического коллоида при воздействии электрического поля: дис.". канд.физ.-мат. наук Ставрополь, 2007. - 128 с.

213. Хоровиц П., Хилл У.Искусство схемотехники / пер с англ.- М.: Мир, 2003.- 704 с.

214. Тойнберг П. Оценка точности результатов измерений / пер с нем.— М.: Энергоатомиздат, 1988 88 с.

215. Felici N.J. DC Conduction in Liquid Dielectrics: // Electrohydrodynamics phenomena (Part II), Direct Current. 1971. Vol.2. №4. P. 147-165.

216. Кожевников В.М., Чеканов В.В., Бутенко A.A. Электрокинетические свойства тонкого слоя магнитной жидкости // Сборник научных трудов 8 Международной конференции по магнитным жидкостям- Иваново: ИЭИ, 1988.-С. 40-43.

217. Кожевников В.М., Морозова Т.Ф. Электрофизические параметры тонких слоев магнитной жидкости и ее компонентов // Сборник научных трудов. Серия «Физико-химическая». Ставрополь: СевКавГТУ, 1999.— С. 6066.

218. Сканави Г.И. Физика диэлектриков. Область слабых полей- М.-Л: ГИТТЛ, 1949,-500с.

219. Грабовский Ю.П., Лисин A.B. Некоторые особенности стабилизации МЖ на водной основе, // Сб. науч. Трудов 12 Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям. Иваново: ИГЭУ, 2006 С. 1014.

220. Белоножко Д.Ф., Григорьев А.И., Ширяева С.О. Неустойчивость заряженной границы раздела двух несмешивающихся жидкостей с учетом релаксации заряда // ЖТФ. 1998. Т. 68.№ 9. С.13-19.

221. Болога М.К., Кожухарь А.И., Кожевников В.И., Алексеева Н.С. О механизме изотермической конвекции // Электронная обработка материалов. 1986. №4. С.48-50.

222. Self-organizing process in the magnetic fluid layer / V.M. Kozhevnikov, I.Yu. Chuenkova, M.I. Danilov et al. // Magnetohydrodynamics. Riga. 2005. Vol. 41. №. 1. P. 53-62.

223. Kozhevnikov V.M., Larionov Yu.A., Chuenkova I.Yu., Danilov M.I. Obtaining the structured magnetic fluids in electric field and their technical applications // Materials of International Conference. Riga, 2004. - P.35-40.

224. Reception of the structured magnetic fluids and their technical applications / V.M. Kozhevnikov, Yu.A.Larionov, I.Yu. Chuenkova et al. // Materials of International conference on Magnetic fluids. Deli, 2003. - P.201-203.

225. Kozhevnikov V.M., Morozova T.F. Inductivity of a stratum magnetic fluid in electrical and magnetic fields // Magnetohydrodynamics. 2001. Vol.37. № 4. P. 383-388.

226. Цеберс А.О. К вопросу об образовании коллоидами ферромагнетиков периодических структур в плоских слоях // Магнитная гидродинамика. 1986. №4. С. 132-135.

227. Electric properties of the magnetic fluid layer in strong electric fields / V.M. Kozhevnikov, I.Yu.Chuenkova, M.I.Danilov et al. //Magnetohydrodynamics. 2006. Vol. 42. №. 1. P.67—73.

228. Жаров А.Н. Влияние сжимаемости газа на критические условия неустойчивости в электрическом поле пузыря в диэлектрической жидкости // Письма в ЖТФ. 1988. Т. 24. №21. С.49-54.

229. Самоорганизация слоя магнитной жидкости в сильных электрических полях / В.М.Кожевников, И.Ю. Чуенкова, М.И.Данилов и др. // Письма в Журнал Технической Физики. 2005. Т. 79. Вып. 7. С.130-135.

230. Особенности самоорганизационных процессов в ячейке заполненной магнитной жидкостью / В.М.Кожевников, И.Ю. Чуенкова, М.И.Данилов и др. // III International conference "Fundamental Problems of Physics".-Kazan, 2005. Abstracts. - P.53.

231. Tonks L.A. A theory of Liquid Surface Rapture by a Uniform Electric field // Phys. Rev, 1935. Vol.48. P. 562-568.

232. Кандаурова H.B. Приповерхностные и межфазные явления в магнитной жидкости в электрических и магнитных полях и их техническое применение: дис. . д-ра техн. наук.- Ставрополь, 2000. 307 с.

233. Черепанов В.И. Резонансные методы исследования вещества // Соросов-ский образовательный журнал. 1997. № 9. С.86-90.

234. Данилов М.И., Чуенкова И.Ю. Вольтамперные характеристики ячейки, заполненной магнитной жидкостью // Материалы III Межрегиональнойконференции «Студенческая наука—экономике России», Т.1 — Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. С. 114-116.

235. Kozhevnikov V.M., Chuenkova I.Yu., Danilov M.I., Yastrebov S.S. Features of self-organiziation process in magnetic fluid layers under a strong electric field // Magnetohydrodynamics. 2005.Vol. 41. №. 3. P.231 -238.

236. Измерение электрических и неэлектрических величин / под общ. ред. H.H. Евтихиева. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 352 с.

237. Финкельштейн М. И., Кутев В.А., Золотарев В.П. Применение радиолокационного подповерхностного зондирования в инженерной геологи. -М: Недра, 1986. -128 с.

238. Частотные характеристики управляемого колебательного RLC контура / В.М. Кожевников, И.Ю. Чуенкова, М.И. Данилов и др. // Сборник научных трудов 11-й Междунар. конференции по магнитным жидкостям-Иваново: ИГЭУ, 2004.-С.136-140.

239. Нечаева O.A. Структурная организация магнитных коллоидов в электрическом и магнитном полях: дис. . канд. физ.-мат. наук-Ставрополь, 2003. 140 с.

240. Духин С.С., Эстрела-Льопис В.Р., Жолковский Э.К. Электроповерхностные явления и электрофильтрование. — Киев: Наукова Думка, 1985. -288с.

241. Корицкий В.В. Справочник по электротехническим материалам в 3-хтомах. Т.2/ под ред. Пасынкого Ю.В., Тареева Б.М. М.: Энергоатомиз-дат, 1987.-464 с.

242. Духин С.С., В.Н. Шилов Диэлектрические явления и двойной электрический слой в полиэлектролитах и дисперсных стстемах. Киев: Наукова Думка, 1972.-221с.

243. Веселаго В.Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями виц.// Успехи физических наук. 1967. Т 92. № 3. С. 517-526.

244. Жакин А.И. Приэлектродные и переходные процессы в жидких диэлектриках // Успехи физических наук. 2006. Т. 176. № 3. С. 289 -310.

245. Andreas J.M., Hayser Е.А., Tucker W.B. Boundary tension by pendant drops //Fifteenth Colloidal Symposium.-Massachusetts, 1938.-P. 1001-1019.

246. Абрамзон А.А. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества. JI.: Химия, 1984.- 265с.

247. Диканский Ю.И. Эффекты взаимодействия частиц и структурно-кинетические процессы в магнитных коллоидах: Дис. д-ра физ.-мат. наук. Ставрополь, 1999. - 305с.

248. Чуенкова И.Ю., Фогилева Р.С., Яременко С.В. Поверхностное натяжение магнитных жидкостей на различных основах // Тезисы докладов IV Совещания по физике магнитных жидкостей— Душанбе, 1988 С. 9293.

249. Чуенкова И.Ю., Фогилева P.C. Поверхностное натяжение магнитных жидкостей // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям.- М.: МГУ, 1988.-Т.2 С. 138-139.

250. Фролов Ю.Г. Поверхностная активность и изотермы поверхностного натяжения растворов ионогенных ПАВ // Коллоидный журнал. 1987. Т.89. Вып. 1. С. 88-92.

251. Каган Я.И. Определение поверхностного натяжения магнитных жидкостей//Магнитная гидродинамика. 1985. №4. С. 135-136.

252. Cowley M.D., Rosensweig R.E. The interfacial stability of ferromagnetic fluid//Fluid Mechanic. 1967. Vol.30. № 4. P. 671-688.

253. Какиашвили M.С., Вольтер Е.Р. Влияние защитных оболочек и кислорода на микроструктуру дисперсных частиц магнитных жидкостей // В сб.: Структурные свойства и гидродинамика магнитных коллоидов Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986.- С.35^43.

254. Исследование поверхностного и межфазного натяжений магнитной жидкости / В.В.Чеканов, И.Ю. Чуенкова, P.C. Фогилева и др. // Магнитная гидродинамика. 1990. Т. 26. № 1. С.43—48.

255. Mossbauer study on surface magnetic properties in magnetic fluids / Yang Xie-long, Sun Xiao-duo, Shou Nai-fu et al. // Appl. Phys, 1987. № A 42. P.65-67.

256. Непер Д. Стабилизация коллоидных систем полимерами. M.: Мир, 1986.-487 с.

257. О форме капли и межфазном натяжении магнитной жидкости в однородном магнитном поле / В.В.Чеканов, М.Д. Халуповский, И.Ю. Чуенкова, и др. // Магнитная гидродинамика. 1988. № 3. С. 124-128.

258. Баштовой В.Г., Погирницкая С.Г., Рекс А.Г. К определению формы свободной капли магнитной жидкости в однородном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1987. № 3. С. 23-26.

259. Диканский Ю.И. Экспериментальное исследование эффективных полей в магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1982. № 3. С.33-36.

260. Палей А.А., Лапшин В.Б., Жохова Н.В., Москаленко В.В. Исследования процессов конденсации паров на электрически заряженных аэрозольных частицах // Исследовано в России 2007 - 27 марта Электронный ресурс.

261. Rosensweig R.E. Ferrohydrodynamics. М.: Mir Publ. House, 1989. - 357 p

262. Коровин В. M. Капиллярный распад взвешенной нитевидной капли вязкой магнитной жидкости в продольном магнитном поле // ЖТФ. 2002. Том 10. №72. С. 22-32.

263. LodzA.S. Elastic liquids. М.: Nauka Publ. House, 1969. - 464 p.

264. Simonovski A.Ya., Chuenkova I.Yu., Yartseva E.P. Separation of a magnetic fluid drop from a non-magnetic surface in a magnetic field // Magnetohydrodynamics. Vol.43. № l.P. 3-10.

265. Sapozhnikov M.V., Aranson I.S., Kwok W.K. and Y.V. Tolmachev Theory of pattern-formation of metallic microparticles in poorly conducting liquid // Phys. Rev. Lett, 2004.- Vol. 93.- P. 084502.

266. Чуенкова И.Ю. Использование магнитной жидкости для очистки воды от нефтяных загрязнений // Тезисы докладов научно-практической конференции. Ставрополь: СПИ, 1985 - С. 74-77.

267. Чуенкова И.Ю., М.Д. Халуповский Изменение свойств магнитной жидкости после контакта с водой // Тез. докладов IV Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1985 - Т.2. - С. 155-156. '

268. Фридрихсберг Д.А., Курс коллоидной химии Л.: Химия, 1984 - С. 165.

269. Ларионов Ю.А., Морозова Т.Ф., Чуенкова И.Ю. Влияние свободной олеиновой кислоты на электрофизические параметры магнитной жидкости // Материалы XXX НТК.- Ставрополь: СевКавГТУ, 2000.- С. 187

270. A.c. № 1593484 СССР, МКИ5 H01F1/28, G01N27/84 Магниточувстви-тельная жидкость для визуализации магнитной записи /В. И. Дроздова, Ю. Н. Скибин., Г. В. Шатрова и др. // не подлежит публикации.

271. Чеканов В.В., Скибин Ю.Н., Чуенкова И.Ю. Деформация деталей из сендаста // Тез. Докл. Всесоюзной конференции по электромагнитным методам контроля качества материалов и изделий Омск, 1983 - С. 9697.

272. Чеканов В.В., Чуенкова И.Ю., Шацкий В.П. Об измерении реологических характеристик магнитной жидкости // Тез. Докл. II Всесоюзной школы — семинара по магнитным жидкостям. М.: МГУ, 1981- С.53-54.

273. Шагрова Г. В. Методы контроля информации на магнитных носителях / Монография, М.: Физ. Мат. Лит. 2005г. - 193с.

274. Дроздова В.И., Скибин Ю.Н., Чуенкова И.Ю. Оптимизация состава маг-ниточувствительных жидкостей, применяемых в контроле магнитной записи // Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям.- М.: МГУ.- 1983.- С. 94-96.

275. A.c. № 1078303 СССР, МКИ5 H01F1/28, G01N27/84 Магниточувстви-тельная жидкость для визуализации магнитной записи / И.Ю. Чуенкова // БИ, 1984,-№9.-С. 100-101.

276. A.c. № 989450 СССР, МКИ5 НО 1F1/28, G01N27/85 Магниточувствитель-ная жидкость для визуализации магнитной записи Текст. / В. В. Чеканов, И. Ю. Чуенкова (СССР) // БИ, 1982.- № 40.- С.28-30.

277. Движение капли магнитной жидкости в магнитном поле / М.А.

278. Беджанян, Р.Г. Закинян И.Ю. , Чуенкова и др. // Сб. науч. тр. 10-й Юбилейной Между нар. Плесской конф. по магнитным жидкостям — Иваново: ИГЭУ, 2002. С. 124-128.

279. Способ получения магниточувствительной эмульсии /В.М. Кожевников, В.В. Чеканов, И.Ю. Чуенкова // БИ, 1984.- №11.- С.38-40 .

280. Брук О.Б., В.И. Классен, О.Г. Крылов К вопросу о механизме магнитной обработки дисперсных систем // Электронная обработка материалов. 1987. №6. С.32-36А.С. № 1132213 СССР, МКИ5 НОШ/28, ООШ27/84.