Особенности намагничивания ферроколлоидов, обусловленные изменением их структуры, при взаимодействии с электрическим и магнитным полями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

На правах рукописи

ГЛАДКИХ Дмитрий Владимирович

ОСОБЕННОСТИ НАМАГНИЧИВАНИЯ ФЕРРОКОЛЛОИДОВ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЕМ ИХ СТРУКТУРЫ, ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ И МАГНИТНЫМ ПОЛЯМИ

01.04.13. - Электрофизика, электрофизические установки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ставрополь — 2006

Работа выполнена в Ставропольском государственном университете

Научный руководитель: доктор физико-матемагических I гаук, профессор

Диканский Юрий Иванович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Соколов Виктор Васильевич

доктор физико-математических наук, профессор Симоновский Александр Яковлевич

Ведущая организация: Институт механики. МГУ им. М.В. Ломоносова

Защита состоится 1 июля 2006 года в 14 часов на заседании регионального диссертационного совета ДМ 212.256.05 при Ставропольском государственном университете по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина, д. 1, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ставропольского государственного университета.

Автореферат разослан мая 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Копыткова Л.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ферроколлоиды, получившие название магнитные жидкости (МЖ), до настоящего времени привлекают достаточно большое внимание ,как отечественных, так и зарубежных ученых. Это связано с тем, что такие намагничивающиеся среды обладают целым рядом интересных свойств, проявляющихся при взаимодействии МЖ с электрическим и магнитным полями. Благодаря этому, появилась возможность их применения в машиностроении, технике и медицине.

Взаимодействие высокодисперсных магнитных частиц и происходящие в результате этого (а также при взаимодействии с внешними полями) структурные превращения во многом определяют физические свойства магнитных жидкостей. Некоторые свойства МЖ (оптические, реологические, теп-лофизические и др.) в настоящее время являются достаточно хорошо изученными. Вместе с тем, исследование особенностей магнитных свойств, обусловленных взаимодействием магнитных жидкостей с электрическим и магнитным полями (а также при их совместном действии) и связанной с этим взаимодействием структурной организацией коллоидных частиц, требует дальнейшего развитая. Кроме того, в подавляющем большинстве работ, посвященных изучению магнитных свойств, исследовались МЖ на основе керосина. Однако, применение в технике получили магнитные жидкости на вязких основах (минеральных маслах, кремнийорганических средах и др.). Влияние их структурного состояния, обусловленного действием внешних полей (электрического и магнитного), на магнитные свойства может значительно изменяться при дополнительном действии сдвиговых деформаций и течений. Это необходимо учитывать при проектировании и прогнозировании работоспособности технических устройств. Однако эти вопросы до сих пор остаются мало исследованными.

Выше изложенное позволяет заключить,- что в настоящее время актуальными являются исследования особенностей магнитных свойств магнитных жидкостей, вызванных процессами структурной организации дисперсных частиц в МЖ при воздействии на них электрического и магнитного полей, а также изменениями структуры при воздействии сдвиговых напряжений или сил инерции при вращении. При этом практический интерес представляет исследование влияния структурной организации коллоидных частиц на магнитные свойства МЖ на вязких основах, использующихся в технике.

Целью настоящей работы является изучение особенностей магнитных свойств магнитных жидкостей на различных основах, обусловленных структурной организацией коллоидных частиц, при взаимодействии с магнитным и электрическим полями.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

Выяснено, что введение в магнитные жидкости на основе керосина в качестве коагулянта минерального йасла, как правило, приводит при некотором пороговом значении его объемного содержания к возникновению микрокапельных агрегатов, в бтличие от избытка олеиновой кислоты, приводящего к возникновению квазитвердых агрегатов, в некоторых случаях имеющих отличный от нуля магнитный момент. Установлено, что возникновение в последнем случае намагниченных квазитвердых агрегатов происходит в магнитных жидкостях с достаточно большим значением среднего размера дисперсных частиц.

Впервые обнаружено изменение магнитной восприимчивости вращающейся магнитной жидкости с микрокапельнУм'и агрегатами, вызванное деформацией микрокапельных агрегатов под действием измерительного поля с последующей их переориентацией при вращении. Установлено, что деформация агрегатов начинается при пороговом значении напряженности переменного магнитного поля, существенно меньшем, челя в случае действия постоянного поля, кроме того, оно зависит от частоты ноля.

Показана возможность управления величиной магнитной восприимчивости магнитной жидкости с микрокапельной структурой путем одновременного деформационного воздействия переменного электрического и постоянного магнитного полей на микрокапельные агрегаты.

Обнаружений немонотонная зависимость времени релаксации намагниченности магнитных жидкостей на вязких основах от напряженности магнитного Ьоля, предположительно обусловленная возникновением под действием магнитного поля цепочечных агрегатов. г

Впервые показана возможность образования в магнитных жидкостях на вязких основах структурных решеток лабиринтного типа при воздействии на них постоянного электрического поля. Обнаружена зависимость магнитной восприимчивости таких МЖ от воздействия электрического поля, обусловленная происходящими в этом случае процессами структурной переорганизации.

Научная и практическая значимость диссертации заключается в том, что полученные результаты исследования особенностей магнитных свойств магнитных коллоидов на различных основах, обусловленные процессами структурной организации дисперсных частиц при воздействии электрических, магнитных полей и сдвиговых течений, а также центробежных сил инерции внесли определенный вклад в развитее фунй&йентальных проблем жидких намагничивающихся сред.

Обнаруженные эффекты структурообразования при воздействии на магнитные жидкости электрического и магнитного полей, сдвигового течения й 'центробежных сил инерции и их влияние на магнитные свойства этих сред могут служить основой как при прогнозировании работоспособности уже известных, так и при проектировании новых технических устройств на основе жидких намагничивающихся сред.

Достоверность полученных результатов подтверждена корректностью использованных методик исследования, применением стандартных приборов и оборудования при проведении измерений, анализом погрешностей измерений. Основные результаты и выводы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских научных конференциях.

Автор защищает:

- вывод, сделанный на основе результатов исследования магнитной восприимчивости магнитной жидкости с хорошо развитой микрокапельной структурой, о возможности управления ее магнитными параметрами путем совместного, деформационного воздействия на микрокапельные агрегаты переменного электрического и постоянного магнитного полей;

- обнаруженное изменение магнитной восприимчивости магнитной жидкости с микрокапельными агрегатами в поле центробежных сил инерции без и при дополнительном воздействии постоянного магнитного поля, анализ причин наблюдающихся зависимостей магнитной восприимчивости такой среды от частоты вращения;

- установленные особенности деформации микрокапельных агрегатов в переменном и постоянном магнитных полях, а именно: пороговое значение напряженности переменного магнитного поля, соответствующее началу деформирования, имеет существенно меньшее значение, чем в случае действия ■постоянного поля и зависит от частоты поля;

- обнаруженную зависимость времени релаксации намагниченности магнитных жидкостей' на вязких основах от напряженности магнитного поля, и вывод 66 обусловленности ее характера возникновением под действием магнитного поля цепочечных агрегатов;

- экспериментальные результаты исследования зависимости магнитной восприимчивости магнитных жидкостей на вязких основах, применяющихся в технике, от воздействия электрических полей и их обоснование tía основе учета обнаруженных процессов образования структурных решеток в приэлектродном пространстве;

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на: ■ - Всероссийских научных конференциях" студентов-физиков и молодых ученых ВНКСФ, г. Москва (апрель 2004 г.), г. Екатеринбург (март 2005 г.), г. Новосибирск (март 2006 г.);

- 11-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям, г. Плес (сентябрь 2004 г.);

- III Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе», г. Ставрополь (апрель 2005 г.);

- Ill Moscow International Symposium of Magnetism "MISM-2005" (июнь 2005г.);

- XLVHI-LI научно-методических конференциях «Университетская наука - региону», г. Ставрополь, СГУ (апрель 2003-2006 гг.);

- межвузовском научно-методическом семинаре «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных жидкостей», г. Ставрополь, СГУ (февраль 2005 г., апрель 2006 г.).

Основное содержание работы отражено в 12 научных работах автора.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 187 наименований. Материал диссертации сбдержит 175 страниц, 49 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе приведен обзор существующих экспериментальных и теоретических работ, посвященных физике магнитных жидкостей. Проведен анализ работ, в которых изучаются магнитные свойства магнитных жидкостей. Рассмотрены работы, в которых исследуется образование агрегатов в таких средах, а также поведение агрегатов во внешних электрическом и магнитном полях. Обращено внимание на работы, в которых исследуются особенности магнитных свойств магнитных жидкостей, обусловленные процессами структурообразования под действием внешних электрического и магнитного полей, и показано влияние изменения структурного состояния на функциональные зависимости магнитных характеристик магнитных коллоидов. Глава закончена анализом приведенного литературного обзора и постановкой задач, решаемых в диссертационной работе. .

Во второй главе описаны объекты исследования, методы и установки для исследования магнитных свойств магнитных жидкостей при воздействии на них постоянного и переменного электрического и магнитного полей, а также сдвигового течения и сил инерции. Описаны методы и установки для исследования структуры и оптических свойств

магнитных коллоидов. Также приведено описание установок и методик для контроля параметров исследуемых образцов - плотности, объемной концентрации и намагниченности насыщения.

В третьей главе приведены результаты исследования процессов агрегирования в магнитной жидкости на основе керосина, обусловленные введением в нее полимерных добавок (минерального масла и избытка ПАВ), и влияния образовавшихся агрегатов на магнитные свойства магнитных жидкостей.

Первоначально были исследованы процессы образования микрокапельных агрегатов при добавлении в МЖ минерального масла. Оказалось, что при последовательном введении минерального масла в магнитной жидкости на основе керосина при достижении объемного содержании добавки » 17 %, наблюдается пороговое увеличение интенсивности рассеянного света (рис. 1), что указывает на появление в первоначально макроскопически однородной среде структурных образований. Действительно, проведенные наблюдения с помощью оптического микроскопа выявили наличие при концентрации, несколько превышающей значение пороговой концентрации, хорошо развитой системы микрокапельных агрегатов.

Ранее сообщалось [1] о возможности возникновения в магнитной жидкости на основе керосина агрегатов с отличным от нуля магнитным моментом. Оказалось, что образование таких агрегатов происходит также при добавлении в МЖ избытка ПАВ. Объяснение этого факта возможно на основе механизма явления вытеснителыгай флокуляции. Действительно, моделирование процесса межчастичного взаимодействия путем построения потенциальных кривых взаимодействия системы двух частиц указало на возможность коагуляции за счет действия вы-теснительных сил. Однако этот анализ не объясняет возникновения магнитного упорядочения, которое, очевидно, связано как с проявле-

Рис.1. Зависимость относительной величины светорассеяния от концентрации добавленного минерального масла. Кривая 1 получена без магнитного поля (по правой оси), 2 - в магнитном поле II = 4 кА/м (по левой оси).

нием диполь-дипольных сил, так и с особенностями коллоидного состояния системы и возникает при определенных условиях в процессе агрегирования. Проведенные экспериментальные исследования показали, что магнитное упорядочение при добавлении избытка ПАВ (олеиновой кислоты) возникает не во всех исследованных образцах магнитных жидкостей. Было предположено, что агрегаты с отличным от нуля магнитным моментом возникают в тех магнитных жидкостях, средний размер однодоменных дисперсных частиц в которых имеет более высокое значение, чем в других образцах. С целью проверки сделанного" предположения были проведены магнитогранулометриче-скне расчеты для исследб'вапных образцов МЖ, которые показали, что агрегаты с отличным от нуля магнитным моментом действительно возникали ¿'образцах МЖ, в'которых средний размер частиц имел более высокое значение.

В дальнейшем исследовалась магнитная восприимчивость магнитной жидкости с хорошо развитой микрокапельной структурой при воздействии на нее переменного электрического поля. Оказалось, что действие электрического" поля, направленного перпендикулярно измерительному магнитному полю приводит к изменению магнитной восприимчивости исследованной магнитной жидкости. При этом, зависимость восприимчивости- от величины напряженности переменного электрического'пЗля; имеет различный характер при частотах электрического поля больших и меньших некоторой критической частоты, близкой к 3 кГц. При частотах ниже 3 кГц восприимчивость увеличивается с ростом напряженности электрического поля, а при частотах больших 3 кГц эффективная восприимчивость убывает. Очевидно, характер обнаруженной зависимости магнитной восприимчивости магнитной жидкости с микрокапельной структурой от напряженности электрического поля связан с особенностями деформации микрокапельных агрегатов. Так при достаточно низкой частоте воздействующего электрического поля капли сплющиваются Вдоль силовых линий паля. В результате этого размагничивающий фактор капли вдоль направления измерительного магнитного поля (перпендикулярного электрическому) уменьшается, что приводит к увеличению эффективного поля внутри капли и повышению магнитной восприимчивости. Уменьшение магнитной восприимчивости при увеличении напряженности электрического поля в диапазоне частот, превышающих - критическую, связано с тем, что в этом случае капли вытягиваются вдоль направления вектора напряженности электрического поля М'' эффективная магнитная восприимчивость уменьшается. Действительно, для эффективной магнитной восприим-

чивости магнитной жидкости с микрокапельной структурой, помещенной в электрическое поле можно записать: •.....

Хс/г (Е) = ■

(О

1 + ЩЕ)%}

где в — объемная концентрация микрокапель, Х\ и Хг ~ восприимчивости вещества капли и окружающей среды, соответственно. Зависимость Л'(£) определяется величиной напряженности электрического поля и также зависит от расположения деформированных капель относительно измерительного поля (зависимость размагничивающего фактора N капли от Нкм при этих исследованиях отсутствовала вследствие поддержания его малой величины, недостаточной для возникновения деформации капли). По результатам специально проведенных экспериментальных исследований зависимости отношения полуосей деформированной капли £) (О = Ь/а, а - малая полуось, направлена вдоль Е,Ь — большая полуось) от напряженности электрического поля при частотах выше и ниже критической была получена зависимость размагничивающего фактора капель для этих случаев, на основе которой производился расчет эффективной восприимчивости по формуле (1). Сравнение полученных таким образом теоретических и экспериментальных кривых показало их хорошее согласие вплоть до напряженностей переменного электрического поля £ = 60 кВ/м.

Сильные магнитные свойства микрокапель позволяют использовать дополнительное воздействие постоянного магнитного поля для изучения закономерностей их поведения (деформации) в электрических полях. При низких частотах электрического поля, когда капли сплющиваются, действие сона-правленного с электрическим магнитного поля может приводить к восстановлению их сферической формы.

Исследование возможности такой компенсации деформаций было осуществлено путем измерения магнитной восприимчивости при совместном действии переменного электрического и дополнительного постоянного магнитного полей. На рис. 2 приведены компенсационные графи-

Н", к А 7м

Рис.2. Компенсационные графики, полученные при различных значениях частоты электрического поля (кривые: 1 -/= 100 Гц, 2 -/= 500 Гц, 3 — /— 1000 Гц) по данным магнитных измерений.

кп в координатах Н2 — Е2, характеризующие процесс восстановления сферической формы капли, полученные при различных частотах электрического поля. Условие компенсации деформации одиночного микрокапельного агрегата вызванной низкочастотным электрическим полем путем дополнительного действия магнитного поля ранее теоретически было получено А.О. Цеберсом [2] с учетом наличия движения жидкости, обусловленного накоплением свободного заряда на межфазных поверхностях:

2а(Ю '»г ~ О'(2^2 'Г, +1)2(1 + («гм)2) с, (19+16г/2//7,)3(3 + 2%"/^)у2 (У2| 1 (^,)2(2/2/у,-П)^,/^

£г 5(1 + Ч1/к) 5 (1 +'/2/'/|) у, I, г,

-О2

(2+е,1ег)г

где // — магнитная проницаемость, тм =-

максвеллов-

2е2 + е, 4я-(2у2+у,)

ское время релаксации свободного заряда, б , ;/, у — диэлектрическая проницаемость, коэффициент вязкости и удельная проводимость, соответственно; а> - циклическая частота электрического поля (индекс 1 относится к капле МЖ, 2- к окружающей среде).

-- - Пропорциональность квадрата напряженности электрического поля квадрату напряженности постоянного магнитного поля, при котором

21,3

10 Хслг

21,1

20.9

20,7

20,5 .

20.3

0 20 40 60 80 voвp, с"1

Рис.3. Зависимость эффективной восприимчивости от частоты вращения образца: 1 - МЖ с микрокапельными агрегатами, 2 - однородная МЖ.

микрокапля восстанавливает сферическую форму, указывает на согласие этого теоретического обоснования с полученными экспериментально результатами (рис. 2).

Установлено, что вращение магнитной жидкости с мнкрока-пельными агрегатами также приводит к изменению ее магнитной восприимчивости (рис. 3). Было предположено, что обнаруженное изменение восприимчивости в зависимости от частоты вращения контейнера связано с процессами деформации микрокапельных агрегатов ■ при воздействии из-

Н,А/м

Рис,4. Зависимость средней величины отношения полуосей агрегата от напряженности переменного поля при его различной частоте: 1 -/= 5 Гц, 2 -/= 50 Гц, 3-/= 100 Гц.

Рис.5. Зависимость эффективной восприимчивости МЖ с микрока-пелыюй структурой от частоты вращения при различных значениях напряженности измерительного поля: 1 -Н = 24 А/м, 2 - # = 64 Л/м, 3 - Н= 89 А/м, 4- Я= 111 А/м.

мерительного поля с последующей их переориентацией при вращении контейнера. Для проверки этого предположения были проведены наблюдения с помощью оптического микроскопа тонких слоев исследуемой неподвижной МЖ. Результаты наблюдений показали, что действие переменного магнитного поля с напряженностью, соответствующей значениям напряженности измерительного поля, действительно приводит к деформации (вытягиванию вдоль направления поля) микрокапельных агрегатов при некотором пороговом значении напряженности поля. Оказалось, что пороговое значение напряженности переменного магнитного поля, соответствующее началу деформирования имеет существенно меньшее значение, чем в случае действия постоянного поля и зависит от частоты поля (рис. 4). Очевидно, существование пороговых на-пряженностей поля, соответствующих началу деформации микрокапель, является причиной разного характера зависимости эффективной магнитной восприимчивости магнитной жидкости от частоты ее вращения при различной величине напряженности измеритель-нога поля (рис. 5, кривые 1 - 4). Как следует из рисунка 5 (кривая 4), уменьшение магнитной восприимчивости от частоты вращения наблюдается при относительно больших значениях напряженности измерительного поля. Напротив, при достаточно малых его значениях, магнитная восприимчивость может увеличиваться при повышении скорости вращения (рис. 5, кривая 1).

Для объяснения последнего факта было предположено, что вращение жидкости приводит к снижению порогового значения напряженности поля. В результате этого микрокапли, предварительно сохранявшие сферическую форму, деформируются, вытягиваясь вдоль напряженности поля. Это приводит к уменьшению размагничивающего фактора агрегата в этом направлении и, как следствие, к увеличению эффективной магнитной восприимчивости. При напряженности измерительного поля, превышающей ее пороговое значение, капли деформируются еще при отсутствии вращения жидкости. Последующее вращение жидкости приводит к их наклону к направлению радиусов вращения за счет возникшего при вращении неоднородного поля центробежных сил инерции. В этом случае угол между направлением измерительного поля и большой полуосью капли увеличивается (соответственно, увеличивается размагничивающий фактор капли в направлении измерительного поля), что и является причиной уменьшения магнитной восприимчивости. Таким образом, уменьшение магнитной восприимчивости, по-видимому, связано с переориентацией вытянутых переменным измерительным полем микрокапельных агрегатов при вращении жидкости. Анализ результатов проведенного исследования рассеяния света подтвердил сделанное предположение о характере ориентации деформированных агрегатов во вращающейся магнитной жидкости.

Теоретическое обоснование предложенных механизмов проведено при использовании энергетического подхода. Было предположено, что поворот деформированного полем агрегата при вращении жидкости обусловлен неоднородным полем центробежных сил инерции, потенциальная энергия агрегата в котором может быть выражена формулой [3]: цг тсоггг _ 1а>г е~ 2 2 ' где/-момент инерции частицы, СО — частота вращения.

Действие магнитного поля на деформированный агрегат препятствует его повороту к направлению радиуса вращения. Очевидно, что стационарное положение деформированного агрегата обеспечивается за счет конкуренций его потенциальной энергии в поле центробежных сил fVc и магнитной энергии W„„ которая, с учетом анизотропии формы агрегата может быть представлена в виде:

/ 2 „ . 1 \ ,,, .,.,•> cos * a 2sm а

+ 2 + z-xN) где //0 - магнитная постоянная, х - магнитная восприимчивость вещества капельного агрегата, V — его объем, N - размагничивающий

фактор агрегата, //^ = н0/^2 , Н0 - амплитуда переменного поля, а

- угол между вектором напряженности и ориентацией большой оси капельного агрегата.

После преобразования формулы для момента инерции, полученной в [4], для потенциальной энергии деформированного капельного агрегата, вращающегося на расстоянии г0 от оси вращения и. повернутого на некоторый угол а относительно этой оси можно записать:

где р, венно.

2 г, 2 —права

у а2 вт2 а +62)соз2 а + (г0 +Ь эта)2

(3)

а и ь — плотность, малая и большая полуоси капли, соответст-

У/.Дж

Па рисунке б приведена зависимость суммарной энергии IV поля центробежных сил Цгс и магнитной энергии агрегата IV,,, от угла поворота вытянутой капли МЖ относительно вертикальной оси. Как видно из рисунка, при некотором значении угла энергия имеет минимум. Это указывает па возможность устойчивого положения деформированной капли при определенных условиях. Как можно видеть из рисунка б, при увеличении напряженности переменного магнитного поля или уменьшении частоты вращения, угол, при котором достигается равновесие, уменьшается (кривые 2 и 3, соответственно).

На основании выше изложенного сделан вывод, что процессы структурообразования, вызванные введением полимерных добавок (минерального масла и поверхностно-активного вещества), приводят к особенностям магнитной восприимчивости МЖ на основе керосина при дополнительном воздействии на такую среду электрического и магнитного полей, а также сил инерции при вращении.

Четвертая глава посвящена исследованию магнитных свойств магнитных жидкостей на вязких основах. Исследовались .магнитные

а

Рис.6.-Зависимость суммарной энергии микрокапелыюго агрегата при его вращении вокруг неподвижной оси от угла поворота относительно этой оси.

жидкости с магнетитовыми частицами на основе вакуумного масла и полиэтилсилоксана (ПЭС-3).

Оказалось, что для всех исследованных образцов частотные зависимости мнимой части комплексной магнитной восприимчивости имеют различный характер в случае получения их без и при воздействии внешнего постоянного магнитного поля (рис. 7). На основе анализа частотных зависимостей магнитной восприимчивости этих МЖ была получена зависимость времени релаксации от напряженности внешнего постоянного магнитного поля, оказавшаяся немонотонной (рис. 8).

Обоснование полученных экспериментальных результатов проведено при использовании предположения, что в исследованных образцах МЖ под действием внешнего поля возникают цепочечные агрегаты, параметры которых зависят от концентрации дисперсной фазы, первоначального структурного состояния образца и от напряженности магнитного поля.

В реальных магнитных жидкостях имеет место разброс частиц по размеру. Поэтому магнитная жидкость не описывается дискретным набором времен релаксации: в ней представлены все времена релаксации г с весом с(г). Функция с(т) вводится так, что величина с(г)</г является частью равновесной дифференциальной магнитной восприимчивости <1М/<1Н с временем релаксации от г до т + е!т. В работе [5] был предложен метод

Рис.7. Частотная зависимость мнимой части комплексной магнитной восприимчивости при воздействии постоянного магнитного поля (1 —Н — О, 2 - Н = 0,4 кА/м, 3 - Н = 0,86 кА/м, 4-Н= 1,75 кА)м, 5 -# = 3,26 кА/м, 6-11= 6,45 кА/м, 7 - Я= 9,67 кА/м).

г! О<

Т. С

5

Н, кА/м

10

Рис.8. Зависимость времени релаксации от напряженности постоянного магнитного поля.

вычисления функции с(г) по экспериментально полученным зависимостям х(/) > и показано, что при достаточно малых частотах поведение намагниченности может быть описано одним эффективным временем релаксации тед . Наибольший вклад в эффективное время релаксации дают времена г с наибольшим значением с(г). Вклад частиц в магнитную восприимчивость жидкости пропорционален квадрату их объема. Поэтому агрегаты частиц могут оказывать существенное влияние на магнитные свойства жидкости, несмотря на их малое количество.

В первоначально однородной магнитной жидкости при наложении внешнего постоянного магнитного поля начинается процесс образования цепочечных агрегатов. Это, как показано в [6], приводит к возрастанию времени релаксации (рис. 8). При дальнейшем увеличении напряженности поля рост цепочек продолжается, но здесь решающую роль играют эффекты, связанные с укрупнением агрегатов. В результате этого, как показано в [5], происходит резкое уменьшение функции с(г). Кроме того, вклад агрегатов в восприимчивость с ростом поля уменьшается быстрее, чем вклад отдельных частиц. Вследствие этого происходит уменьшение времени релаксации.

, , В дальнейшем была экс-

периментально. исследована зависимость магнитной восприимчивости магнитной жидкости на основе ПЭС-3 от напряженности постоянного электрического поля. Оказалось, что магнитная восприимчивость магнитной жидкости при напряженности электрического поля Е не превышающей 200 кВ/м мало зависит от величины поля. При дальнейшем увеличении электрического поля первоначально незначительное уменьшение восприимчивости (в интервале 200 - 400 кВ/м) переходит к ее существенному падению при достижении напряженности Е « 400 кВ/м (рис. 9). Во внешнем постоянном магнитном поле, направленном перпендикулярно

13,5

14,6 -

14,5

13,4

200 400 Е, кВ/м

600

Рис.9. Зависимости магнитной восприимчивости х' от напряженности электрического поля при II = 0 (кривая 1) и при II = 800 А/м (кривая 2, ось х'н)-

электрическому и сонаправленном с измерительным полем, характер зависимости существенно изменяется. Так, начиная с напряженностей внешнего магнитного поля Н = 400 А/м, на этой зависимости появляется максимум, относительная величина которого увеличивается с увеличением напряженности магнитного поля.

По-видимому, подобные зависимости эффективной магнитной восприимчивости от напряженности приложенного электрического поля связаны с процессами структурообразования в исследуемой среде. Ранее было обнаружено, что действие постоянного электрического поля, направленного перпендикулярно плоскости слоя первоначально однородной МЖ на основе керосина, приводит при некотором пороговом значении напряжения на электродах к возникновению структурной решетки [7]. При этом первоначально в приэлектродной области происходит образование микрокапельных агрегатов, которые при дальнейшем увеличении напряженности электрического поля трансформируются в лабиринтную решетку. Проведенные наблюдения в оптический микроскоп показали, что и в исследованном образце магнитной жидкости на основе полиэтилсилоксана при напряженности электрического поля « 200 кВ/м также происходит образование лабиринтной структуры, причем оно носит пороговый характер (рис. 10). Дополнительное действие постоянного магнитного поля приводит к трансформации такой структуры в полосовую.

а) б) в)

Рис.10. Структура, формирующаяся в тонком слое МЖ на основе ПЭС-3 под действием постоянного электрического поля: а) Е - 150 кВ/м, б) Е — 200 кВ/м, в) Е = 250 кВ/м. .

По-видимому, формирование подобных структурных решеток лабиринтного или полосового типа в зависимости от условий эксперимента и объясняет существование максимума зависимости магнитной

38,4

восприимчивости от напряженности электрического поля при дополнительном воздействии постоянного магнитного поля.

Магнитные жидкости rl0Y 10 Хн . на вязких основах нашли

свое применение в магни-тожидкостных уплотнениях, где они подвергаются воздействию. сдвиговых деформаций и внешних полей. Экспериментальные исследования показали, что магнитная . восприимчивость МЖ на основе вакуумного масла. уменьшается при . увеличении скорости сдвига (рис. 11). При дополнительном воздействии магнитного поля, направленного параллельно измерительному (вдоль оси измерительной катушки), начиная с напряженности « 800 А/м, в графике зависимости восприимчивости от скорости сдвига появляется максимум. При этом, увеличение напряженности поля приводит к значительному смещению положения максимума в область более высоких скоростей сдвига. При ориентации внешнего поля перпендикулярно измерительному зависимость восприимчивости также имеет максимум при напряженности поля » 800 А/м. Однако в этом случае положение максимума практически не зависит от величины напряженности магнитного поля.

Объяснение обнаруженных зависимостей было проведено при использовании теоретической модели, предложенной в [8]. Согласно этой модели выражение для магнитной восприимчивости, измеренной в переменном поле, может быть записано в виде:

О 500 1000 1500 2000

У,с"1

Рис.11. Зависимость восприимчивости х' °т скорости сдвига при Н = 0 (кривая 1) и при II = 2 кЛ/м (кривая 2, ось х'н)-

кТ

1 ê

siVi? + ii(f,)cos20

Л Л-У, (Шг) Jl + fapr,)2 х {2

)\ + (а>тгУ

(4)

где а — удельная намагниченность вещества частицы (магнетита), У2 -объем частицы, п\ - число агрегатов, N— число частиц в агрегате, г, и г2 - характерные времена релаксации намагниченности агрегатов и частиц, соответственно, <р ' — полная объемная концентрация всех частиц,

Щ,) = сЩ,-—, & = . индексом /= 1 обозначены

кТ (¡<¡1

параметры, относящиеся к агрегатам, а / = 2 - к отдельным частицам.

Изменение магнитной восприимчивости без и при наличии внешнего постоянного-магнитного поля определяется влиянием сдвигового течения на размеры агрегатов магнитных частиц, как существующих в магнитной жидкости, так и возникающих под действием, магнитного поля. При течении гидродинамические силы стремятся оторвать от агрегата составляющие его мелкие частицы. Соотношение гидродинамической силы и сил диполь-дипольного взаимодействия определяет равновесный размер агрегата при данном течении. Вследствие этого, с ростом скорости сдвига равновесный размер агрегата будет уменьшаться.

Проведенные расчеты при использовании предложенного в этой работе анализа выражения (4) позволили получить критическое число частиц в агрегате Ncr (соответствующее максимуму зависимости восприимчивости от скорости сдвига) при различных ориентациях внешнего постоянного магнитного поля и измерительного поля. Анализ полученных зависимостей критического числа частиц от напряженности постоянного магнитного поля различной ориентации, позволил сделать вывод, что предложенный физический механизм действительно можно использовать для объяснения влияния сдвигового течения на магнитную восприимчивость магнитных жидкостей как без, так и при воздействии внешнего постоянного магнитного поля.

Таким образом, обнаруженные зависимости магнитных характеристик магнитных жидкостей на вязких основах связаны с процессами структурообразования в этих средах под действием внешних полей и сдвиговых деформаций, что должно учитываться при проектировании и прогнозировании работоспособности технических устройств.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследованы особенности процессов агрегирования в магнитной жидкости, обусловленных как добавлением коагулятора (минерального масла), так и избыточным содержанием в ней поверхностно-активного вещества. Установлено, что появление микрокапельных агрегатов в магнитной жидкости при добавлении в нее минерального масла происходит при некоторой критической его концентрации. Напротив, добавление в магнитную жидкость избытка ПАВ (олеиновой кислоты) приводит к возникновению в ней квазитвердых агрегатов, имеющих в некоторых случаях отличный от нуля магнитиый момент.

На основе моделирования процесса межчастичного взаимодействия путем построения потенциальных кривых взаимодействия системы двух частиц, проведен анализ причин и механизмов обнаруженного структурообразования в магнитной жидкости. Установлено, что одной из причин возникновения квазитвердых агрегатов с отличным от нуля магнитным, моментом является большое значение среднего размера дисперсных частиц в МЖ.

2. Экспериментально показано, что зависимость магнитной восприимчивости магнитной жидкости с микрокапельными агрегатами от воздействия переменного электрического поля имеет различный характер в зависимости от частоты поля. Привёденр теоретическое обоснование полученных результатов на основе анализа характера деформации агрегатов при частотах выше и ниже критической. С помощью магнитных методов измерения изучено явление компенсации деформации капельных агрегатов в электрическом поле с помощью дополнительного действия постоянного магнитного поля.

3. Обнаружено, что вращение магнитной жидкости с хорошо развитой микрокапелыюй структурой приводит к особенностям ее намагничивать, обусловленным деформацией микрокапельных агрегатов под воздействием измерительного поля с последующей их переориентацией при вращении. При экспериментальном исследовании особенностей деформации микрокапельных агрегатов в переменном и постоянном магнитных полях установлено, что пороговое значение напряженности переменного магнитного поля, соответствующее началу деформирования, имеет существенно меньшее значение, чем в случае действия постоянного поля и зависит от частоты поля. На основе проведенного анализа поведения микрокапельных агрегатов в магнитной жидкости в поле центробежных сил предложено объяснение причин и механизмов изменения магнитной восприимчивости вращающейся магнитной жидкости.

4., Исследована комплексная магнитная восприимчивость магнитных жидкостей на основе вакуумного масла и полиэтилсилоксана (ПЭС-3). На основе анализа частотных зависимостей мнимой части магнитной восприимчивости этих МЖ была получена зависимость времени релаксации магнитного момента дисперсной частицы от напряженности внешнего постоянного магнитного поля, оказавшаяся немонотонной. Обоснование полученных экспериментальных результатов проведено при использовании предположения, что в исследованных образцах МЖ под действием внешнего поля возникают цепочечные агрегаты.

5. Обнаружена зависимость магнитной восприимчивости магнитной жидкости на основе ПЭС-3 от напряженности постоянного элек-

трического поля. Установлено, что наблюдаемое изменение восприимчивости связано с возникновением и последующим разрушением при увеличении напряженности электрического поля структурных решеток лабиринтного типа. Показано, что формирование подобной регулярной структурной решетки лабиринтного или полосового типа в зависимости от условий эксперимента связано с первоначальным образованием в приэлектродной области микрокапельных агрегатов, что объясняет существование максимума зависимости магнитной восприимчивости от напряженности электрического поля при дополнительном воздействии постоянного магнитного поля.

6. Изучены особенности изменения магнитной восприимчивости магнитной жидкости на основе вакуумного масла при наличии в ней сдвигового течения. Проведено обоснование полученных результатов в предположении возникновения и последующего разрушения агрегатов сдвиговым течением в таких МЖ. Из сравнения экспериментальных результатов с известными теоретическими разработками получены оценки критического количества частиц в агрегате при скорости сдвигового течения, соответствующей максимуму зависимости магнитной восприимчивости от скорости сдвига в присутствие внешнего постоянного магнитного поля.

Список цитируемой литературы

1. Dikanskii Yu.I., Balabanov К.А., Borisenko O.V., Kiselev V.V. Magnetic ordering in a magnetic fluid containing quasi-solid aggregates // Magnetohydrodynamics. - 1997. - Vol. 33. - N. 2, - P. 202 - 204.

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

3. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика. - М.: Наука, 1969. - 404 с.

4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. - М.: Наука, 1965.-204 с.

5. Агабекян Э.М., Иванов А.Г., Кирюшин В.В., Налетова В.А. Высокочастотная магнитная восприимчивость и времена релаксации магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. - 1986. - № 2. - С. 65 - 72.

6. Диканский Ю.И., Нечаева О.А. Структурные превращения в магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях Н Коллоидный журнал. - 2003. - Т. 65.-№ 3. - С. 338-342.

7. L.Yu. iskakova, A.Yu. Zubarev// JMMM. -2002. - Vol. 252. - P. 74 - 76.

8. Шкель Ю.М. Исследование влияния сдвигового течения на высокочастотную магнитную восприимчивость магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. - 1988. - № 2. - С. 73 - 77.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Гладких Д.В. Процессы структурирования и магнитная восприимчивость магнитных жидкостей повышенной вязкости // Сборник тезисов 10-ой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (1-8 апреля 2004г., г. Москва). - Екатеринбург-Красноярск: Издательство АСФ России, 2004. - С. 454 - 456.

2. Диканский Ю.И., Вегера Ж.Г., Закинян Р.Г., Нечаева O.A., Гладких Д.В. Особенности процессов структурообразования в магнитных жидкостях // Сборник научных трудов 11-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям'(8-11 сентября 2004 г., г. Плес). - Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2004. - С. 14 - 21.

3. Гладких Д.В., Диканский Ю.И., Балабанов К.А., Радионов A.B. Влияние структурной организации на релаксацию магнитного момента дисперсных частиц в магнитной жидкости // Сборник научных трудов 11-ой Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (8-11 сентября 2004 г., г. Плес). - Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2004. -С. 80-A-80-D.

4. Диканский -Ю.И., Вегера Ж.Г., Закинян Р.Г., Нечаева O.A., Гладких Д.В. О возможности структурного и магнитного упорядочения в магнитных коллоидах // Коллоидный журнал. - 2005. - Т. 67. - № 2. -С. 161 - 166.

5. Гладких Д.В. Магнитная восприимчивость вращающейся магнитной жидкости // Сборник тезисов 11-ой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (24-31 марта 2005 г., г. Екатеринбург). - Екатеринбург: Изд-во АСФ России, 2005. - С. 244 - 245.

6. Гладких Д.В., Диканский Ю.И. Особенности деформации микрокапельных агрегатов в переменном магнитном поле // Сборник научных трудов 3-й Российской научно-практической конференции «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (20-22 апреля 2005 г., г. Ставрополь). - Ставрополь: АГРУС, 2005. - Т. 2. - С. 36 - 38.

7. Dikansky Y.I., Gladkikh D.V., Zakinyan R.G. Magnetic susceptibility of magnetic fluid with microdrop particles // Books of abstracts III Moscow International Symposium of Magnetism "MISM-2005" (25-30 June 2005, Moscow). - Moscow, 2005. - P. 129 - 130.

8. Гладких Д.В., Диканский Ю.И., Балабанов K.A., Радионов A.B. О влиянии структурной организации на релаксацию магнитного момента дисперсных частиц в магнитной жидкости // Журнал технической физики. - 2005. - Т. 75, вып 10. - С. 139 - 142.

9. Gladkikh D.V., Dikansky Y.I. Peculiarities of the interaction of a microdrop-structured magnetic fluid with an alternating magnetic field // Magnetohydrodinamics! - 2005. - Vol. 41, N. 3. - P. 45 - 51.

10. Гладких Д.В. Изменение магнитной восприимчивости магнитной жидкости в переменном электрическом поле // Сборник тезисов 12-ой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (23-29 марта 2006 г., г. Новосибирск). - Новосибирск: Изд-во АСФ России, 2006. - С. 396 - 397.

11. Гладких Д.В., Диканский Ю.И., Шацкий В.П. Магнитная восприимчивость магнитной жидкости на вязкой основе в постоянном электрическом поле // Проблемы физико-математических наук: Материалы 51 научно-методической конференции преподавателей и студентов «Университетская наука - региону». - Ставрополь: Изд-во СГУ, 2006.-С. 156- 160.

12. Гладких Д.В., Диканский Ю.И. Особенности взаимодействия магнитной жидкости, имеющей микрокапельную структуру, с переменным магнитным полем // Журнал технической-физики. - 2006. - Т. 76, вып. 8.-С. 13-18.

Подписано в печать 16.05.2006 Формат 60x84 1/16 Усл.печ.л. 1,28 Уч.-изд.л. 1,08 Бумага офсетная_Тираж 100 экз._Заказ 221

Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе Ставропольского государственного университета. 355009, Ставрополь, ул.Пушкина, 1.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Общие сведения о магнитных жидкостях.

1.2. Развитие исследований магнитных свойств магнитных жидкостей.

1.3 Взаимодействие частиц и процессы структурирования в магнитных жидкостях.

1.4 Влияние процессов структурообразования на магнитные свойства магнитных жидкостей.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Объект исследования.

2.2. Методика и экспериментальные установки для исследования намагниченности магнитных жидкостей.

2.3. Методика и техника исследования магнитной восприимчивости магнитных жидкостей.

2.4. Методика исследования структуры магнитной жидкости.

ГЛАВА 3. ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СТРУКТУРИРОВАННЫХ , МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ НА ОСНОВЕ КЕРОСИНА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ И МАГНИТНЫМ ПОЛЯМИ. <• 3.1. Исследование особенностей возникновения агрегатов различных видов ф в магнитной жидкости на основе керосине.

3.2. Особенности намагничивания МЖ с микрокапельными агрегатами, обусловленные воздействием электрического поля.

3.3. Процессы деформации микрокапельных агрегатов в переменном ' магнитном поле и их влияние на магнитную восприимчивость магнитной жидкости.

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ МАГНИТНЫХ

ЖИДКОСТЕЙ НА ВЯЗКИХ ОСНОВАХ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И

МАГНИТНОМ ПОЛЯХ.

4.1. Эффекты структурообразования и их влияние на магнитную восприимчивость высоковязких магнитных жидкостей.

4.2. Магнитная восприимчивость магнитной жидкости на вязкой основе в электрическом и магнитном полях.

4.3. Магнитная восприимчивость магнитной жидкости при наличии в ней сдвигового течения.

Актуальность проблемы. Магнитные жидкости (МЖ), являющиеся коллоидами ферри- и ферромагнетиков, до настоящего времени привлекают достаточно большое внимание как отечественных, так и зарубежных ученых. Это связано с тем, что такие намагничивающиеся среды обладают целым рядом интересных свойств, проявляющихся при взаимодействии МЖ с электрическим и магнитным полями. Благодаря этому, появилась возможность их применения в машиностроении, технике и медицине. *

Взаимодействие высокодисперсных магнитных частиц и происходящие в результате этого (а также при взаимодействии с внешними полями) структурные превращения во многом определяют физические свойства магнитных жидкостей. Некоторые свойства МЖ (электрофизические, реологические, оптические и др.) в настоящее время являются достаточно хорошо изученными. Вместе с тем, исследование особенностей магнитных свойств, обусловленных взаимодействием магнитных жидкостей с электрическим и магнитным полями (а также при их совместном действии) и связанной с этим взаимодействием структурной организацией коллоидных частиц, требует дальнейшего развития. В подавляющем большинстве работ, посвященных изучению магнитных свойств, исследовались МЖ на основе керосина. Однако, применение в технике получили магнитные жидкости на вязких основах (минеральных маслах, кремнийорганических средах и др.). г

Влияние их структурного состояния, обусловленного действием внешних полей (электрического и магнитного), на магнитные свойства может значительно изменяться при дополнительном действии сдвиговых деформаций и течений. Это необходимо учитывать при проектировании и прогнозировании работоспособности технических устройств. Однако эти вопросы до сих пор остаются практически неисследованными.

Вышеизложенное позволяет заключить, что в настоящее вре^л актуальными являются исследования особенностей магнитных свойств магнитных жидкостей, вызванных процессами структурной организации дисперсных частиц в МЖ при воздействии на них электрического и магнитного полей, а также изменениями структуры при воздействии сдвиговых напряжений или сил инерции при вращении. При этом практический интерес представляет исследование влияния структурной организации коллоидных частиц на магнитные свойства МЖ на вязких основах, использующихся в технике.

Целью настоящей работы является изучение особенностей магнитных свойств магнитных жидкостей на различных основах, обусловленных структурной организацией коллоидных частиц, при взаимодействии с магнитным и электрическим полями.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

- изучение процессов структурообразования в магнитных жидкостя'., обусловленных введением полимерных добавок (избытка поверхностно-активного вещества (ПАВ), минерального масла), и влияния образующихся структур на магнитные свойства магнитных жидкостей;

- исследование магнитной восприимчивости магнитной жидкости с хорошо развитой микрокапельной структурой, подверженной действию электрического поля;

- изучение особенностей магнитной восприимчивости магнитной жидкости с микрокапельными агрегатами в поле центробежных сил инерции без и при дополнительном воздействии постоянного магнитного поля, проведение анализа причин и механизмов наблюдающихся зависимостей;

- исследование процессов структурообразования в магнитных жидкостях на основе минеральных масел и кремнийорганических сред в электрическом и магнитном полях, установление влияния возникающей структурной организации в системе однодоменных дисперсных частиц на функциональные зависимости магнитной восприимчивости;

- изучение магнитной восприимчивости магнитной жидкости, подверженной действию сдвигового течения и магнитного поля, проведение анализа причин возможного ее изменения.

Научная новизна диссертации состоит в следующем.

Выяснено, что введение в магнитные жидкости на основе керосина в качестве коагулянта минерального масла, как правило, приводит при некотором пороговом значении его объемного содержания к возникновению микрокапельных агрегатов, в отличие от избытка олеиновой кислоты, приводящего к возникновению квазитвердых агрегатов, в некоторых случаях имеющих отличный от нуля магнитный момент. Установлено, что возникновение в последнем случае намагниченных квазитвердых агрегатов происходит в магнитных жидкостях с достаточно большим значением среднего размера дисперсных частиц.

Впервые обнаружены особенности магнитной восприимчивости вращающейся магнитной жидкости с микрокапельными агрегатами, вызванные деформацией микрокапельных " агрегатов под действием измерительного поля с последующей их переориентацией при вращенш*. Установлено, что деформация агрегатов начинается при пороговом значении напряженности переменного магнитного поля, существенно меньшем, чем в случае действия постоянного поля, кроме того, оно зависит от частоты поля.

Показана возможность управления величиной магнитной восприимчивости магнитной жидкости с микрокапельной структурой путем одновременного деформационного воздействия переменного электрического и постоянного магнитного полей на микрокапельные агрегаты. '

Обнаружена немонотонная зависимость времени релаксации намагниченности магнитных жидкостей на вязких основах от напряженности магнитного поля, предположительно обусловленная возникновением под действием магнитного поля цепочечных агрегатов.

Впервые показана возможность образования в магнитных жидкостях на вязких основах структурных решеток лабиринтного типа при воздействии на них постоянного электрического поля. Обнаружена зависимость магнитной восприимчивости таких МЖ от воздействия электрического поля, обусловленная происходящими в этом случае процессами структурной переорганизации.

Достоверность полученных результатов подтверждена корректностью использованных методик исследования, применением стандартных приборов и оборудования при проведении измерений, анализом погрешностей измерений. Основные результаты и выводы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских научных конференциях.

Научная и практическая значимость диссертации заключается в том, что полученные результаты исследования особенностей магнитных свойств магнитных коллоидов на различных основах, обусловленные процессами структурной организации дисперсных частиц при воздействии электрических, магнитных полей и сдвиговых течений, а также центробежных сил инерции внесли определенный вклад в развитие фундаментальных проблем жидких намагничивающихся сред.

Результаты исследования эффектов структурообразования в магнитных жидкостях на вязких основах, получивших применение в технике, и их влияния на магнитные свойства этих сред могут служить основой как при прогнозировании работоспособности уже известных, так и при проектировании новых технических устройств на основе жидких намагничивающихся сред.

Автор защищает:

- вывод, сделанный на основе результатов исследования магнитной восприимчивости магнитной жидкости с хорошо развитой микрокапельной структурой, о возможности управления ее магнитными параметрами путем совместного, деформационного воздействия на микрокапельные агрегаты переменного электрического и постоянного магнитного полей; )

- обнаруженное изменение магнитной восприимчивости магнитной жидкости с микрокапельными агрегатами в поле центробежных сил инерции без и при дополнительном воздействии постоянного магнитного поля, анализ причин наблюдающихся зависимостей магнитной восприимчивости такой среды от частоты вращения;

- установленные особенности деформации микрокапельных агрегатов в переменном и постоянном магнитных полях, а именно: пороговое значение напряженности переменного магнитного поля, соответствующее началу деформирования, имеет существенно меньшее значение, чем в случае действия постоянного поля и зависит от частоты поля;

- обнаруженную зависимость времени релаксации намагниченности магнитных жидкостей на вязких основах от напряженности магнитного поля, и вывод об обусловленности ее характера возникновением под действием магнитного поля цепочечных агрегатов;

- экспериментальные результаты исследования зависимости магнитной восприимчивости магнитных жидкостей на вязких основах, применяющихся в технике, от воздействия электрических полей и их обоснование на основе учета обнаруженных процессов образования структурных решеток в приэлектродном пространстве;

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 187 наименований. Материал диссертации содержит 175 страниц, 49 рисунков.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 4-Й ГЛАВЫ

1. Исследована комплексная магнитная восприимчивость магнитных жидкостей на основе вакуумного масла и полиэтилсилоксана (ПЭС-3), получивших применение в технике в качестве магнитоуплотняющих сред. На основе анализа частотных зависимостей магнитной восприимчивости этих МЖ была получена зависимость времени релаксации от напряженности внешнего постоянного магнитного поля, оказавшаяся немонотонной. Обоснование полученных экспериментальных результатов проведено при использовании предположения, что в исследованных образцах МЖ под действием внешнего поля возникают цепочечные агрегаты.

2. Обнаружена зависимость магнитной восприимчивости магнитной жидкости на основе ПЭС-3 от напряженности постоянного электрического поля. Установлено, что существенное изменение восприимчивости связано с возникновением и последующим разрушением при увеличении напряженности электрического поля структурных решеток лабиринтного типа. Показано, что формирование подобной регулярной структурной решетки лабиринтного или полосового типа в зависимости от условий эксперимента связано с первоначальным образованием в приэлектродной области микрокапельных агрегатов, что объясняет существование максимума I зависимости магнитной восприимчивости от напряженности электрического поля при дополнительном воздействии постоянного магнитного поля. 3. Исследована магнитная восприимчивость магнитной жидкости на основе вакуумного масла при наличии в ней сдвигового течения. Обнаружено, что при дополнительном воздействии внешнего постоянного магнитного поля на зависимости восприимчивости от скорости сдвига появляется максимум, положение которого существенно зависит от напряженности и направления внешнего поля. Обоснование полученных результатов проведено на основании теоретической модели, описывающей зависимость магнитной восприимчивости от скорости сдвига, согласно которой изменение восприимчивости определяется существованием и последующим разрушением под действием сдвигового течения агрегатов. Из сравнения экспериментальных результатов с теоретической моделью проведены оценки критического количества частиц в агрегате при скоростл сдвигового течения, соответствующей максимуму зависимости магнитной восприимчивости от скорости сдвига в присутствие внешнего постоянного магнитного поля.

В заключение сформулируем основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Исследованы особенности процессов агрегирования в магнитной жидкости, обусловленных как добавлением коагулятора (минерального масла), так и избыточным содержанием в ней поверхностно-активного вещества. Установлено, что появление микрокапельных агрегатов в магнитной жидкости при добавлении в нее минерального масла происходит при некоторой критической его концентрации. Напротив, добавление в магнитную жидкость избытка ПАВ (олеиновой кислоты) приводит к возникновению в ней квазитвердых агрегатов, имеющих в некоторых случаях отличный от нуля магнитный момент. На основе моделирования процесса межчастичного взаимодействия путем построения потенциальных кривых взаимодействия системы двух частиц, проведен анализ причин и механизмов обнаруженного структурообразования в магнитной жидкости. Установлено, что одной из причин возникновения квазитвердых агрегатов с отличным от нуля магнитным моментом является большое значение среднего размера дисперсных частиц в МЖ.

2. Экспериментально показано, что зависимость магнитной восприимчивости магнитной жидкости с микрокапельными агрегатами от воздействия переменного электрического поля имеет различный характер в зависимости от частоты поля. Приведено теоретическое обоснование полученных результатов на основе анализа характера деформации агрегатов при частотах выше и ниже критической. С помощью магнитных методов измерения изучено явление компенсации деформации капельных агрегатов в электрическом поле с помощью дополнительного действия постоянного магнитного поля.

3. Обнаружено, что вращение магнитной жидкости с хорошо развитой микрокапельной структурой приводит к особенностям ее намагничивания, обусловленных деформацией микрокапельных агрегатов под воздействием измерительного поля с последующей их переориентацией при вращении. При экспериментальном исследовании особенностей деформации микрокапельных агрегатов в переменном и постоянном магнитных полях установлено, что пороговое значение напряженности переменного магнитного поля, соответствующее началу деформирования, имеет существенно меньшее значение, чем в случае действия постоянного поля и зависит от частоты поля. На основе проведенного анализа поведения микрокапельных агрегатов в магнитной жидкости в поле центробежных сил предложено объяснение причин и механизмов изменения магнитной восприимчивости вращающейся магнитной жидкости.

4. Исследована комплексная магнитная восприимчивость магнитных жидкостей на основе вакуумного масла и полиэтилсилоксана (ПЭС-3). На основе анализа частотных зависимостей мнимой части магнитной восприимчивости этих МЖ была получена зависимость времени релаксации магнитного момента дисперсной частицы от напряженности внешнего постоянного магнитного поля, оказавшаяся немонотонной. Обоснование полученных экспериментальных результатов проведено при использовании предположения, что в исследованных образцах МЖ под действием внешнего поля возникают цепочечные агрегаты.

5. Обнаружена зависимость магнитной восприимчивости магнитной жидкости на основе ПЭС-3 от напряженности постоянного электрического поля. Установлено, что наблюдаемое изменение восприимчивости связано о возникновением и последующим разрушением при увеличении напряженности электрического поля структурных решеток лабиринтного типа. Показано, что формирование подобной регулярной структурной решетки лабиринтного или полосового типа в зависимости от условий эксперимента связано с первоначальным образованием в приэлектродной области микрокапельных агрегатов, что объясняет существование максимума

156 г зависимости магнитной восприимчивости от напряженности электрического поля при дополнительном воздействии постоянного магнитного поля.

6. Изучены особенности изменения магнитной восприимчивости магнитной жидкости на основе вакуумного масла при наличии в ней сдвигового течения. Проведено обоснование полученных результатов в предположении возникновения и последующего разрушения агрегатов сдвиговым течением в таких МЖ. Из сравнения экспериментальные результатов с известными теоретическими разработками получены оценки критического количества частиц в агрегате при скорости сдвигового течения, соответствующей максимуму зависимости магнитной восприимчивости от скорости сдвига в присутствие внешнего постоянного магнитного поля.

1. Elmore W. С. Ferromagnetic colloid for studying magnetic structure // Phys. Rev. 1938. - Vol. 54. - N 4. - P. 309.

2. Elmore W. C. The magnetization of ferromagnetic colloid // Phys. Rev.i1938.-Vol. 54.-N12.-P. 1092-1095.

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

4. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971. - 1032 с. Neel L. Influence des fluctuations thermiques sur l'aimantation de grains ferromagnetiques tres fins // Academic des sciences. Comptes rendus. -1949. - Vol. 228. - N 8.- P. 1927-1937.

5. Bean C.P. Hysteresis loops of mixtures of ferromagnetic micropowdes // Journal of Applied Physics. 1955.- Vol.26.-N 11.-P. 1381-1383. Brown W.F., Jr. Thermal fluctuations of a single-domain particle // Phys. Rev.-1963.-V. 130.-N. 5.-P. 1677- 1686.

6. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости // УФН. 1974. - Т. 112, вып. 3. -С. 427-458.

7. Kaiser R., Miskolczy G. Magnetic properties of stable dispersions of subdomain magnetic particles // Journal of Applied Physics. 1970. - Vol. 1.-N.3.-P. 1064-1072.

8. Бибик E.E., Матыгулин Б.Я., Райхер Ю.Л., Шлиомис М.И. Магнитостатические свойства коллоидов магнетита // Магнитная гидродинамика. 1973. - № 1. - С. 68 - 72.

9. Мозговой E.H., Блум Э.Я. Магнитные свойства мелкодисперсных ферросуспензий, синтезированных электроконденсационным способом // Магнитная гидродинамика. 1971. - № 4. - С. 18 - 24. '

10. Марценюк М.А., Райхер Ю.Л., Шлиомис М.И. К кинетике намагничивания суспензий ферромагнитных частиц // ЖЭТФ. 1973. -Т. 65, вып. 1(7).-С. 834-840.

11. Марценюк М.А., Райхер Ю.Л., Шлиомис М.И. К кинетике намагничивания суспензий однодоменных частиц // Труды Международной конференции по магнетизму МКМ-73 (22 28 августа 1973г.). - М.: Наука, 1974. - С.540-544.

12. Диканский Ю.И., Кожевников В.М., Чеканов В.В. Магнитная восприимчивость и электропроводность магнитной жидкости при наличии структурных образований // В сб.: Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. - С. 28 -33.

13. Гогосов В.В., Налетова В.А., Шапошникова Г.А. Гидродинамику намагничивающихся жидкостей // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа.-М.: ВИНИТИ, 1981.-Т. 16.-С. 76-208.

14. Исаев С.В., Кашевский Б.Э. Внутреннее трение и гидродинамика коллоида анизотропного ферромагнетика в магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1980. - № 4. - С. 19 - 27.

15. Шлиомис М.И. К гидродинамике жидкости с внутренним вращением // ЖЭТФ. 1966. - Т. 51, вып. 1. - С. 258 - 265.

16. Цеберс А.О. Собственные вращения частиц в гидродинамике намагничивающихся и поляризующихся сред: Дис. .канд. физ.-мат. наук. Рига: Институт физики АН Латв. ССР. - 1976. - 145 с.

17. Шлиомис М.И. Эффективная вязкость магнитных суспензий // ЖЭТФ. 1971. - Т. 61, вып. 6. - С. 2411 -2418.

18. Кашевский Б.Э. О моделях магнитной релаксации в феррогидродинамике // Магнитная гидродинамика. 1978. - № 4. - С. 14-20.

19. Майоров М.М. Экспериментальное исследование магнитной проницаемости феррожидкости в переменном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1979. - № 2. - С. 21 - 26.

20. Скибин Ю.Н., Чеканов В.В., Райхер Ю.Л. Двойное лучепреломление в ферромагнитной жидкости // ЖЭТФ. 1977. - Т. 72, вып. 3. - С. 949 -955.

21. Пшеничников А.Ф. Измерение динамической восприимчивости и времени релаксации намагниченности ферромагнитных коллоидов // Тезисы докладов 11 Рижского совещания по магнитной гидродинамике, Т. 3. Саласпилс, 1984. - С. 27 - 30.

22. Бибик Е.Е. Эффекты взаимодействия частиц в дисперсных ферромагнетиках: Дис. .д-ра хим. наук. Л.: Ленинградский технологический институт им. Ленсовета, 1971. - 350 с.I

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

24. Диканский Ю.И. Экспериментальное исследование взаимодействия частиц и структурных превращений в магнитных жидкостях: Дис. .канд. физ.-мат. наук. Ставрополь: Пединститут, 1984. - 125 с.

25. Пшеничников А.Ф., Лебедев A.B., Морозов К.И. Намагниченности концентрированных коллоидов магнетита // Тезисы докладов III Всесоюзного совещания по физике магнитных жидкостей (23 25 сентября, 1986 г.). - Ставрополь, 1986. - С. 90 - 91.

26. Wertheim M.S. Exact solution of mean spherical model for fluids of hard spheres with permanent electric dipole moments // J. Chem. Phys. 1971. -Vol. 55.-N. 9.-P. 4291 -4298.

27. Морозов К.И. Термодинамика магнитных жидкостей // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1987. - Т. 51. - № 6. - С. 1073 - 1080.

28. Морозов К.И. Теория начальной восприимчивости полидисперсной магнитной жидкости // В сб.: Магнитные свойства ферроколлоидов. -Свердловск: УрО АН СССР, 1988. С. 19 - 32.

29. Берковский Б.М., Каликманов В.И., Филинов B.C. Статистическая теория магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1987. - № 2.-С. 41-49.

30. Пшеничников А.Ф., Лебедев А.В., Морозов К.И. Влияний межчастичного взаимодействия на магнитостатические свойства магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1987. - № 1. - С. 37-43.

31. Багаев В.Н., Буевич Ю.А., Иванов А.О. К теории магнитных свойств ферроколлоидов // Магнитная гидродинамика. 1989. - № 1. — С. 58 — 62.

32. Иванов А.О. К теории магнитостатических свойств полидисперсных феррожидкостей // Магнитная гидродинамика. 1989. - № 4. - С. 54 -59.

33. Cebers А.О. Physical properties and models of magnetic fluids. 1 // Магнитная гидродинамика. 1991. -№ 4. - С. 25 - 39.

34. Cebers А.О. Physical properties and models of magnetic fluids. 2 // Магнитная гидродинамика. 1992. - № 1. - С. 27 - 38.

35. Пшеничников А.Ф. Дисперсия магнитной восприимчивости магнитных коллоидов // В сб.: Неравновесные процессы в магнитных суспензиях. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. - С. 9 - 15.

36. Блум Э.Я., Майоров М.М., Никоару Б.Л., Цеберс А.О. Экспериментальное исследование дисперсии магнитной восприимчивости коллоида магнитожестких частиц в зависимости от внешнего магнитного поля // Магнитная гидродинамика. 1987. - № У. -С. 53 -57.

37. Holmes M., O'Grady К., Popplevel J. A study of Curie-Weiss behavior in ferrocolloids // Materials of fifth international Conference of Magnetic Fluids (Riga, 18-22, September 1989). Riga: USSR Academy of Sciences, 1989.-P. 47-48.

38. Fannin P.C., Scaife B.K., Charles S.W. Measurement of the A.C.susceptibilities of colloidal suspensions of magnetite as function offrequency and particle volume fraction // Materials of fifth international

39. Conference of Magnetic Fluids (Riga, 18-22, September 1989). Riga:i

40. USSR Academy of Sciences, 1989. P. 58 - 59.

41. Агабекян Э.М., Иванов А.Г., Кирюшин B.B., Налетова В.А. Высокочастотная магнитная восприимчивость и времена релаксации магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1986. - № 2. - С. 65-72.

42. Лебедев А.В. Восприимчивость магнитных коллоидов в области высоких частот // В сб.: Статические и динамические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1987. - С. 37 -39.

43. Семихин В.И. Динамическая магнитная восприимчивость магнитных жидкостей в слабых подмагничивающих полях // Магнитная гидродинамика. 1989. -№ 2. - С. 27 - 32.

44. Fannin Р.С. Magnetic spectroscopy as an aide in understanding magnetic fluids // JMMM. 2002. - Vol. 252. - P. 59 - 64.

45. Fannin P.C., Scaife B.K., Giannitsis A.T., Charles S.W. Determination of the radius of nano-particles in a magnetic fluid by means of a constant frequency measurement technique // J. Phys. D: Appl. Phys. 2002. - Vol. 35.-P. 1305- 1310.

46. Fannin P.C., Charles S.W., Chantrell R.W., Giannitsis A.T. Studies of theeffect of polarising field and particle interactions on the resonant frequencyof magnetic nano-particles in colloidal suspensions // JMMM. 2002. - Vol. 252.-P. 65-67.

47. Pshenichnikov A. F. and Lebedev A. V. Magnetic susceptibility of concentrated ferrocolloids // Colloid Journal. 2005. - Vol. 67. - N. 2. - P. 218-230.

48. Buevich Yu. A., Ivanov A.O. // Physica A. 1992. - Vol. 190. - P. 276.

49. Huke В and Liike M. Magnetization of ferrofluids with dipolar interactions: A Born-Mayer expansion // Phys. Rev. E. 2000. - Vol. 62. N. 5. - P. 687-5 - 6890.

50. Huke В and Liike M. Cluster expansion for ferrofluids and the influence of polydispersity on magnetization // JMMM. 2002. - Vol. 252. - P. 132 -134.

51. Ivanov A.O., Kuznetsova O.B. Magnetic properties of dense ferrofluids: An influence of interparticle correlations // Phys. Rev. E. 2001. - Vol. 64. N. 4.-P. 041405-1 -041405-12.

52. Kalikmanov V.I. Algebraic perturbation theory for polar fluids: A model for the dielectric constant // Phys. Rev. E. Vol. 59. - N. 4. - P. 4085 - 4090.

53. Фертман E.E. Магнитные жидкости. Минск: Вышейшая школа, 1988. -184 с.

54. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости. Рига: Зинатне, 1986.-386 с.I

55. Скибин Ю.Н. Исследование свойств малых ферромагнитных частиц и их взаимодействия в магнитных жидкостях оптическими методами: Дис. канд. физ.-мат. наук. Ставрополь, 1982. - 138 с.

56. Дроздова В.И. Экспериментальные исследования структуры и магнитных свойств магнитных жидкостей: Дис. канд. физ.-мат. наук. -Ставрополь, 1983. 139 с.

57. De Gennes P.G., Pincus Р.А. Pair correlation in a ferromagnetic colloids 7 Physics der kondensirten Materie. 1970. - Vol.11. -N 3-P. 189-198.

58. Krueger D.A. Theoretical estimates of equilibrium chain Lengths in Magnetic colloids. // Journal of Colloid and Interface Science. 1979 .Vol. 70. -N3. -P.558-563.

59. Krueger D.A. Review of agglomeration in ferrofluids // IEEE Transactions of Magnetics. 1980. - Vol. Mag - 16. - N 2. - P.251-256.

60. Peterson E.A., Krueger D.A. Reversible field induced agglomeration inmagnetic colloids // Journal of Colloid and Interface Science. 1977. - Vol. 62. -N 1. -P.24-34.

61. Martinet A. Birefringence et dyohroisme linear des ferrofluids sous champ magnetigue // Reologica Asta. 1974. - Vol. - 52. - N 2. - P. 260-264.

62. Чеканов B.B. Магнетизм малых частиц и их взаимодействие в коллоидных ферромагнетиках: Дис. .д-ра физ.-мат. наук. -М., 1985. -270 с.I

63. Чеканов В.В. Возникновение агрегатов как фазовый переход в магнитных коллоидах / В кн.: Физические свойства магнитных жидкостей. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. - С. 42 - 50.

64. Bacri J.C., Salin D. Study of the deformation of ferrofluid droplets in a magnetic field // Journal Physique (Letters). 1982. - Vol. 43. - P. 2179.

65. Bacri J.C., Salin D. Instability of ferrofluid drops under magnetic field // Journal Physique (Letters). 1982. - Vol. 43. - P. L649 - 654.

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

67. Дроздова В.И., Скибин Ю.Н., Шагрова Г.В. Исследование структуры разбавленных магнитных жидкостей по анизотропному светорассеянию // Магнитная гидродинамика. 1987. - № 2. - С. 63 -66.

68. Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г., Балабанов К.А. Магнитная восприимчивость магнитной жидкости с микрокапельной структурой // Магнитная гидродинамика. 1988. - № 2. - С. 87 - 91.

69. Ivanov А.О. Phase separation in bidisperse ferrocolloids // JMMM. 1996. -Vol. 154.-P. 66-70.

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

71. Буевич Ю.А., Иванов А.О. Кинетика образования сферических агрегатов в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика. 1990. -№2. -С.ЗЗ^Ю.

72. Неппер Д. Стабилизация коллоидных дисперсий полимерами. М.: Мир, 1986.-487 с.

73. Dikansky Yu.I., Shatsky V.P. Electrohydrodynamics of magnetic emulsions and diffraction light scattering // JMMM. 1990. - Vol. 85. - P. 82 - 84. ,

74. Дроздова В.И., Шагрова Г.В. Об изменении анизотропного рассеяния света при колебаниях микрокапельных агрегатов в магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1989. - № 1. - С. 126 - 128.

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

76. Цеберс А.О. Вириальный метод исследования статики и динамики капель намагничивающейся жидкости // Магнитная гидродинамика. -1985.-№ 1.-С. 25-34.

77. Dikansky Yu.I., Nechaeva О.А. Electrohydrodynamical instability of microdrops shapes in a magnetic fluid // JMMM. 2005. - Vol. 289. - P. 90 -92.

78. Минюков С.Г., Федоненко А.И. Исследование микроструктурыэлектропроводных магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1988.-№4.-с. 39-43.

79. Иванов А.О., Канторович С.С. Структура цепочечных агрегатов в ферроколлоидах // Коллоидный журнал. 2002. - Т. 65. - № 2. - С. 166.

80. Канторович С.С. Цепочечные агрегаты в полидисперсных феррожидкостях // Сборник научных трудов 11-ой Международной конференции по магнитным жидкостям (8-11 сентября 2004 г., v. Плес). Иваново: Изд - во ИГЭУ, 2004. - С. 27 - 32.

81. Scolten P.C. The origin of magnetic birefringence and dichroism iü magnetic fluid // IEEE Trans. Magnetics. 1980. - Vol. 16. - № 2. - P. 221 -225.

82. Бибик E.E., Лавров И.С., Меркушев O.H. Оптические эффекты при агрегировании частиц в электрическом и магнитном полях // Коллоидный журнал. 1966. - Т. 28. - № 5. - С. 631 - 634.

83. Бибик Е.Е. Магнитооптический эффект агрегирования в поперечном электрическом поле // Коллоидный журнал. 1970. - Т. 32. - № 2. - С. 307.

84. Haas W.E., Adams J.E. Diffraction effects in ferrofluids // J. Appl. Phys. Let. 1975. - Vol. 27. - P. 571 - 572.

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

86. Кубасов A.A. Исследование структуры магнитной жидкости методом рассеяния света // Магнитная гидродинамика. 1986. - № 2. - С. 133 -135.

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

88. Диканский Ю.И., Бондаренко Е.А., Рубачева В.И. Дифракция света на структурных образованиях в магнитной жидкости // Тезисы докладов 13-го Рижского совещания по магнитной гидродинамике. Рига, 1990. -Т.З.-С. 15-17.

89. Диканский Ю.И., Ачкасова Е.А., Полихрониди Н.Г. Дифракционное рассеяние света структурированными магнитными жидкостями в сдвиговом течении // Коллоидный журнал. 1995. - Т. 57. - № 1. - С. 113-116.

90. Чеканов B.B. О взаимодействии частиц в магнитных коллоидах / В кн.: Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей. Саласпилс, 1980.-С. 69-76.

91. Цеберс А.О. Термодинамическая устойчивость магнитных жидкостей // Магнитная гидродинамика. 1982. - № 2. - С. 42 - 48.

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

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

94. Sano К. Theory of agglomeration of ferromagnetic particles in magnetic fluids // J. Phys. Soc. Jap. 1983. - Vol. 52. - N. 8. - P. 2810 - 2815.

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

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

97. Bacri J.C., Salin D. Optical scattering on ferrofluid agglomeration // J. Physique (Letters). 1982. - Vol. 43. - N. 22. - P. L771 - L777.

98. Горобец Ю.И., Ильчишин O.B., Макмак И.М. Особенности процесса структурообразования в пленках ферромагнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1988. - № 4. - С. 44 - 48.

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

100. Дроздова В.И., Цеберс А.О., Шагрова Г.В. Магнитные неустойчивости микрокапель в тонких капиллярах // Магнитная гидродинамика. 1990. -№3.-С. 55-62.

101. Диканский Ю.И., Цеберс А.О. Концентрационные доменные структуры в тонких слоях магнитной жидкости и дифракция света // Магнитная гидродинамика. 1990. - № 2. - С. 47-53.

102. Хиженков П.К., Дорман B.JI., Барьяхтар Ф.Г. Фазовая диаграмма магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1989. - № 1. - С. 35-40.

103. Cebers А.О. Magnetic colloid pattern formation at magnetic field induced phase separation // Magnetohydrodynamics. 1995. - Vol. 35. - N. 4. - P. 344-364.

104. Торза С., Кокс P., Мейсон С. Электрогидродинамическая деформация и разрыв капель / В кн.: Реология суспензий. М.: Мир, 1975. - С. 285 -331.

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

106. Цеберс А.О. Внутреннее вращение в гидродинамике слабопроводящи с • диэлектрических суспензий // Механика жидкости и газа. 1980. - № 2. -С. 86-93.

107. Dikansky Yu.I., Nechaeva О.A. On the origin of structural grating in a magnetic fluid thin film under electric and magnetic fields // Magnetohydrodynamics. 2002. - Vol. 38. -N. 3. - P. 287 - 291.

108. Диканский Ю.И., Нечаева O.A. Структурные превращения в магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях // Коллоидный журнал. -2003. Т. 65. - № 3. - С. 338 - 342.

109. Вегера Ж.Г. Эффекты структурной организации коллоидных частиц и микрочастиц дисперсного немагнитного наполнителя в магнитной жидкости при ее взаимодействии с электрическим и магнитным полями: Дис. .канд. физ.-мат. наук. Ставрополь, 2004. - 165 с.

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

111. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л.: Наука, 1975. -592с.

112. БибикЕ.Е. Реология дисперсных систем.-Л.: Химия, 1981.-172 с.

113. Майоров М.М. Экспериментальное исследование внутренних вращений и микроскопического строения магнитной жидкости / В кн.: Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей. Саласпилс, 1980.-С. 53-60.

114. Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г., Чеканов В.В. Исследование магнитных свойств феррожидкости в постоянном однородном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1981. - № 3. - С. 118120.

115. Бибик Е.Е. Влияние взаимодействия частиц на свойства феррожидкостей / В. кн.: Физические свойства магнитных жидкостей. -Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 3 - 21.

116. Никитин Л.В., Тулинов A.A., Довченко Е.Ю. Исследование поверхностных и объемных свойств магнитной жидкости // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям (17-20 мая 1988 г., г. Плес), Т. 2. М., 1988. - С. 34 - 35.

117. Цеберс А.О. Релаксационные процессы в магнитных жидкостях при наличии межчастичных взаимодействий // Магнитная гидродинамику. 1983.-№ 1.-С. 3 -8.

118. Чеканов В.В., Дроздова В.И., Нуцубидзе П.В., Скроботова Т.В., Черемушкина A.B. Изменение намагниченности магнитной жидкостипри образовании агрегатов // Магнитная гидродинамика. 1984. - № 1. -С.3-9.

119. Балабанов К.А., Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г. Экспериментальное исследование структурных превращений в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика. 1989.-№ 1. С. 117-119.

120. Балабанов К.А., Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г. Магнитная восприимчивость магнитной эмульсии // Магнитная гидродинамика. -1993.-№ 1.-С. 67-71.

121. Минаков A.A., Мягков A.B., Веселаго В.Г. Состояние дипольного стекла в магнитных жидкостях // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. Иваново, 1985. - С. 216 -217.

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

123. Минаков A.A., Мягков A.B., Зайцев И.А., Веселаго В.Г. Магнитные жидкости неупорядоченные дипольные системы // Изв. АН СССР. Сер. физ. - 1987. - Т. 51. - № 6. - С. 1062 - 1066.

124. Зайцев И.А., Минаков A.A., Пичугин И.Г., Лесных Ю.И. Аномалия линейной и нелинейной динамической восприимчивости в магнитных жидкостях // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. М., 1988. - Т. 1. - С. 96 - 97.

125. Мягков A.B., Минаков A.A., Веселаго В.Г. Осцилляция остаточной намагниченности спиновых стекол // ЖЭТФ. 1985. - Т. 88, вып. 6. -С. 2133-2137.

126. O'Grady К., Popplevell J., Charles S.W. Initial susceptibility of ferrofluids // JMMM. Vol. 39. - P. 56 - 58. <

127. Райхер Ю.Л., Пшеничников А.Ф. Динамическая восприимчивость концентрированных магнитных жидкостей // Письма в ЖЭТФ. 1985. -Т.41, вып. З.-С. 109-111.

128. Агабекян Э.М., Иванов А.Г., Чижик С.П. О возможности образования состояния дипольного кластерного стекла в магнитных жидкостях // Тезисы докладов 3 Всесоюзного совещания по физике магнитных жидкостей. Ставрополь, 1986. - С. 3 - 4.

129. Пшеничников А.Ф., Шлиомис М.И. О причинах температурного максимума магнитной восприимчивости ферроколлоида // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1987. - Т. 51. - № 6. - С. 1067 - 1072.

130. Пшеничников А.Ф., Шлиомис М.И. Межчастичные взаимодействия в ферроколлоидах: границы применимости различных теоретическихмоделей // Тезисы докладов V Всесоюзного совещания по физикеtмагнитных жидкостей. Пермь, 1990. - С. 106 - 107.

131. Балабанов К.А., Шевченко А.И. Частотная зависимость магнитной восприимчивости структурированных магнитных жидкостей // Сб. науч. трудов: Физико-химические и прикладные проблемы магнитных жидкостей. Ставрополь: Изд-во СГУ, 1997. - С. 56 - 57.

132. Taketomi S. Spin-glass-like complex susceptibility of frozen magnetic fluids // Phys. Rev. E. 1998. - Vol. 57. - N. 3. - P. 3073 - 3086.

133. Шульман З.П., Кордонский В.И., Прохоров И.В., Смольский М.Б. Экспериментальное исследование магнитных характеристик магнитореологических суспензий // Магнитная гидродинамика. 1980. -№3.-С. 31 -37.

134. Кордонский В.И., Прохоров И.В., Самойлов В.Б., Фертман В.Е. О магнитных свойствах жидких намагничивающих сред // Магнитная гидродинамика. 1980. -№ 4. - С. 137 - 139.

135. Диканский Ю.И. Изменение магнитной восприимчивости концентрированной магнитной жидкости в сдвиговом течении //

136. Материала III Всесоюзной школы-семинара по магнитным жидкостям (г. Плес, 1983 г.). М.: Изд-во МГУ, 1983 - С. - 84 - 85. '

137. Налетова В.А., Шкель Ю.М. Гидродинамика и релаксация ^ намагниченности в магнитной жидкости // Тезисы докладов V

138. Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям (17-20 мая 1988 Щ г., г. Плес). М.: Институт механики МГУ, 1988. - Т. 2. - С. 32 - 33.

139. Любимов Д.В., Любимова Т.П. Магнитная восприимчивостьферрожидкости в сдвиговом потоке // Тезисы докладов III Всесоюзногосовещания по физике магнитных жидкостей. Ставрополь, 1986. - С. Щ 68-69.

140. Шкель Ю.М. Исследование влияния сдвигового течения на высокочастотную магнитную восприимчивость магнитной жидкости // Магнитная гидродинамика. 1988. - № 2. - С. 73 - 77.

141. Dikanskii Yu.I., Balabanov К.А., Borisenko O.V., Kiselev V.V. Magnetic ordering in a magnetic fluid containing quasi-solid aggregates // Magnetohydrodynamics. 1997. - Vol. 33. - N. 2, - P. 202 - 204.

142. Ivanov A.O. Mean field theories and ferromagnetic ordering in ferrofluid ;/ JMMM. 2002. - Vol. 252. - P. 126 - 128.

143. Ivanov A.O. Spontaneous ferromagnetic ordering in magnetic fluids // Phys. Rev. E. 2003. - Vol. 68. -N. 1. - P. 011503-1 - 011503-5.

144. Зубарев А.Ю. К теории магнитных жидкостей с цепочечными агрегатами // Магнитная гидродинамика. 1992. - № 1. - С. 20 - 26.

145. Ivanov А.О., Wang Z., Holm С. Applying the chain formation model toimagnetic properties of aggregated ferrofluids // Phys. Rev. E. 2004. - Vol. 69.-N. 3.-P. 031206-1 -031206-6.

146. Mendelev V.S., Ivanov A.O. Ferrofluid aggregation in chains under the influence of a magnetic field // Phys. Rev. E. 2004. - Vol. 70. - N. 5. - P. 051502-1 -051502-10.

147. Турков В.А. Физические свойства и поведение намагничивающихся многофазных сред в однородных магнитных полях: Дис. .канд. физ.-мат. наук. M., 2003. - 170 с. '

148. Налетова В.А. Намагничивающиеся полидисперсные суспензии в однородном магнитном поле: Дис. .д-ра физ.-мат. наук. М.: МГУ, 2004.-236 с.

149. Лебедев A.B. Динамика магнитной жидкости в переменных полях: Дис. . д-ра физ.-мат. наук. Пермь: ИМСС УрО РАН, 2005. - 288 с.

150. Вислович А.Н., Сулоева Л.В., Олехнович A.M., Туровец Л.Ф.I

151. Особенности статического намагничения магнитных жидкостей на высоковязких основах // Тезисы докладов 4 Совещания по физике магнитных жидкостей. Душанбе, 1988. - С. 24 - 26.

152. Диканский Ю.И., Силаев В.А., Балабанов К.А., Козлов Ю.М., Полихрониди Н.Г. Особенности намагничивания магнитных жидкостей с повышенной вязкостью // Магнитная гидродинамика. 1989. - № 1. -С. 119-121.

153. Вислович А.Н., Данилов В.Д., Дударев В.В., Сулоева Л.В. Магнитные свойства магнитных смазочных жидкостей // Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. М., 1991. - Т. 1. -С. 78-79.

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

155. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика / Пер. с англ. М.: Мир, 1989-467с.

156. Химический энциклопедический словарь. М.: Сов. Энциклопедия, 1983.-792 с.

157. Кикоин К. Таблицы физических величин. М.: Атомиздат, 1976. -1008с.

158. Кузнецов В.И. Химические реактивы и препараты. М. - JL: ГНТИХЛ, 1953.-670 с.

159. Диканский Ю.И. К вопросу о магнитогранулометрии в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика.- 1984 № 1.- С. 123-126.

160. Чечерников В.И. Магнитные измерения. М.: изд-во МГУ, 1969- 388с.

161. Rayleigh // J. Phil. Mag. 1887. - V. 23. - N.5. - P. 225.

162. Касандрова O.A., Лебедев B.B. Обработка результатов наблюдений.1. М.: Наука, 1970,- 104 с.

163. Байда А.И., Добротворский И.С., Душин Б.М. и др. Электрические измерения. Л.: Энергия, 1980. - 392 с.

164. Кей Дж., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. М.: ИЛ, 1968.-247 с.

165. Чеканов В.В. О термодинамике агрегатов в магнитных жидкостях // Материалы 2-ой Всесоюзной школы-семинара по магнитны»! жидкостям. -М. 1981. -С. 15-16.

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

167. Van Ewijk G.A., Vroege G.J., Kuipers W.M., Philipse A.P. Thermodynamic (instability of ferrofluid-polymer mixtures // JMMM. 2002. - Vol. 252. -P. 32-34.

168. Иванов A.O. Фазовое расслоение ионных феррожидкостей // Коллоидный журнал. 1997 - Т. 59. - № 4. - С. 482-491.

169. 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.t

170. Блум Э.Я., Михайлов Ю.А., Озолс Р.Я. Тепло- и массообмен в магнитном поле. Рига, 1980. - 355 с.

171. Шацкий В.П., Нечаева А.О., Косенко И.В., Сидоренко А.А. Обустойчивости формы капли магнитной жидкости в переменноммагнитном поле // Проблемы физико-математических наук: Материалы48 научно-методической конференции преподавателей и студентов

172. Университетская наука региону». - Ставрополь: Изд-во СГУ, 2003.t1. С. 16-18. • •

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

174. Pshenichnikov A.F., Shurubor Y.I. The effect of temperature on the separation of polydisperse magnetic fluids // Magnitnaya Gidrodinamika. -1988. Vol. 24. - N. 4. - P. 417 - 421.

175. Gladkikh D.V., Dikansky Y.I. Peculiarities of the interaction of a microdrop-structured magnetic fluid with an alternating magnetic field ,'/ Magnetohydrodynamics. 2005. - Vol. 41. -N. 3. - P. 45 - 51.

176. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика. -М.: Наука, 1969.-404 с.

177. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М.: Наука, 1965. - 204 с.

178. Гладких Д.В., Диканский Ю.И. Особенности взаимодействия магнитной жидкости, имеющей микрокапельную структуру, с переменным магнитным полем // ЖТФ. 2006. - Т. 76, вып. 8. - С. 13 -18.

179. L.Yu. Iskakova, A.Yu. Zubarev // JMMM. 2002. - Vol. 252. - P. 74 - 76.

180. Пацегон Н.Ф. Термодинамические модели структурирования намагничивающихся сред. 1 // Магнитная гидродинамика. 1991. - №3.-С. 10-16.

181. Пацегон Н.Ф. Термодинамические модели структурирования намагничивающихся сред. 2 // Магнитная гидродинамика. 1991. - №4.-С. 40-44.

182. Цеберс А.О. Пространственные структуры ферроколлоидов в плоских слоях // Магнитная гидродинамика. 1988. - № 2. - С. 57 - 62.

183. Аверьянов П.В., Кожевников В.М., Морозова Т.Ф. Структурообразование в слое магнитной жидкости под действием постоянного электрического поля // Сборник научных трудов. Серия «Естественнонаучная». Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ. - 2002. - О. 130-137.

184. Гладких Д.В., Диканский Ю.И., Балабанов К.А., Радионов А.В. О влиянии структурной организации на релаксацию магнитного момента дисперсных частиц в магнитной жидкости // ЖТФ. 2005. - Т. 75, вып. 10.-С. 139-142.

185. Кокс Р., Мейсон С. Течения жидкостей по трубам при наличии взвешенных частиц // В кн.: Реология суспензий. М.: Мир, 1975. - С. 104-139.f