Структура и фазовый переход в магнитных жидкостях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

2 О Ш!!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

На правах рукописи УДК 537.84:537.621.4

БАЛАБАНОВ КЛИМЕНТИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЙ БЕРЕХОД В МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЯХ

01.04.14 - теплофизика и молекулярная физика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Моста - 1994

Работа выполнена в Ставропольском государственном педагогическом институте

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат физико-математических наук доцент Диканский Ю.И.

доктор физико-математических наук, профессор Чеканов В.В.

кандидат физико-математических наук доцент Соколов В.В.

Ведущая организация:

Институт общей физики РАН

зя 1994 года на

Защита'состоится заседании специализированного совета К 063.093.02 при Московском институте приборостроения по адресу: 107076, Москва, ул.Стромынка, 20 в ч. _._мин.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЛ.

Автореферат разослан

1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат физико-математических наук — Баландин В.А.

ОБЩАЯ'ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Исследованию физических свойств магнитных жидкостей (высокодисперсных ферри- и ферромагнетиков) в настоящее время уделяется большое внимание как в нашей стране, так в за рубежом. Интерес исследователей к магнитным жидкостям ^.МЖ) вызван уникальным сочетанием таких их свойств как текучесть и способность намагничиваться. Благодаря этому они проявляют ряд нагнитомеханических, термомагнитных и магнитооптических эффектов, которые лежат в основе применения МЖ в приборостроении и медицине. Практические приложения в основном получили концентрированные магнитные жидкости, дисперсной средой которых являются минеральные масла и кремнийорганйческие соединения. Работоспособность таких систем определяется их структурным состоянием и его изменением в процессе эксплуатации под воздействием различных факторов (магнитного поля, изменения температуры и сдвиговых напряжений). Структура магнитных- жидкостей и наблюдающиеся в них структурные превращения несомненно взаимосвязаны с магнитными характеристиками МЖ и их магнитным состоянием. Поэтому в настоящее время актуальными являются исследования структуры и структурных превращений в магнитных жидкостях и выяснение взаимосвязи между магнитными и структурными свойствами МЖ.

Результаты исследования в этом направлении кроме практического значения могли бы также служить основой для построения; теоретического описания структурированных дисперсных систем.

Целью настоящей работы является исследование структуры магнитных жидкостей, динамики ее изменения под воздействием различных факторов и влияния этих процессов на магнитные свойства таких систем. ■

. Научная новизна диссертации состоит в следующем. С помощью исследования светорассеяния в магнитных жидкостях впервые обнаружено обратимое появление микрокзпельннх ..агрегатов в первоначально однородной МЖ под воздействием магнитного поля или понижения температуры. Возможность управления этими процессами подтверждена экспериментально полученными диаграммами. Показано,-что процессы возникновения микрокапельных агрегатов и их деформация под воздействием магнитного шля являются причиной обнаруженных особенностей намагничивания таких систем. Пксперимен-

тально обнаружены гистерезисные эффекты при намагничивании МЖ . с другим типом структуры, характерной для магнитных жидкостей, применяемых в магнитожидкостных уплотнениях и смазочных узлах.

• Исследована трансформация структурной сетки таких МЖ в магнитном поле и сдвиговом течении и связанные с ней особенности функциональных зависимостей намагниченности и магнитной восприимчивости. На основе проведенного анализа результатов экспериментального исследования релаксации остаточной намагниченности в анизотропного светорассеяния, а также зависимостей магнитной восприимчивости Ж повышенной вязкости от напряженности магнитного поля и температуры сделан вывод, что в агрегатах структу-

1 рированных Ж, благодаря малым расстояниям между однодоменными частицами и большой вязкости МЖ, может реализоваться магнитное состояние типа дипольное стекло.

Практическая денность диссертации заключается в том, что результаты исследования структуры и структурных превращений в магнитных жидкостях-, взаимосвязи их структурных и магнитных

• свойств могут служить основой для развития теоретических представлений в области физики магнитных жидкостей.

Разработанная методика получения магнитных жидкостей с микрокапельной структурой внесла определенный вклад в совершенствование методов дефектоскопии, визуализации магнитной записи и контроля магнитных головок.

Полученные результаты исследования структуры и магнитных свойств магнитных жидкостей повышенной вязкости могут быть использованы для прогнозирования работоспособности этих Ж в устройствах, в которых под воздействием различных факторов может происходить изменение структурного .состояния МЖ. . На защиту выносятся следующие основные положения: - экспериментально обнаруженный факт структурного фазового превращения в магнитной жидкости под воздействием магнитного поля и понижения температуры; ¡?

экспериментальные результаты исследования магнитных характеристик МК с микрокапельной структурой при наличии в них ■ структурных изменений;

' - анализ выявленных особенностей намагничивания МЖ с микрокапельной структурой на основе деформационного механизма структурных'изменений;

- экспериментальные результаты исследований структуры и магнитных свойств МЖ на основе кремнийорганических соединений;

- вывод о возможности реализации в агрегатах структурированной магнитной жидкости магнитного состояния типа "дипольное стекло".

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 19 Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (г.Ташкент-1990 г.), на 12-ом Рижском совещании по магнитной гидродинамике (г*Рига-1987 г.) , на 5 и 6 Международных конференциях по магнитным жидкостям (г.Рига-1989 г., г.Париж -1992 г.) ,.на Всесоюзных.совещаниях и конференциях по магнитным жидкостям (г.Ставрополь-1986 г., г.Душанбе-1988 г., г.Пермь - • 1990 г., г.Плес-1988, 1991 гг.), на Международной конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (г.Ивано-во-1992 т.), на Второй Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" ( г.Москва -1994 г.) .

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения. Она изложена на 133 страницах, включая 52 рисунка, и 2 табливд. Список цитируемой литературы содержит 104 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность разрабатываемой темы, сформулирована цель работы и основные положения, выносимые на защиту. >'

Первая глава посвящена обзору теоретических и экспериментальных работ, в которых рассмотрены свойства магнитных жидкостей, вопросы, связанные с возникновением агрегатов в них и влияние структуры на магнитные свойства МЯТ. Обращено внимание на работы, в которых структурные изменения трактуются с точки зрения фазовых переходов и указыпается на возможность изменения магнитного состояния №1 при определенных условиях. Глава зако.н^ чена постановкой и анализом задач, решаемых в диссертации. / ■

Во второй главе описан объект исследования, методы и установки для исследования структуры и магнитных характеристик магнитных жидкостей, проведен анализ ошибок измерений. Были иссле-

дованы магнитные жидкости двух типов: МК с микрокапельной структурой и Ж повышенной вязкости, имеющие практическое применение в магнитожидкостных уплотнителях и смазочных узлах.

Для измерения намагниченности в полях от 10 до 800 кА/м, а также для определения намагниченности насыщения, одной из ор-новных характеристик Ж, был использован вибрационный магнитометр фонеровского типа. Градуировка измерительных катушек маг-• нятометра осуществлялась с помощью эталонного никелевого образца; суммарная ошибка определения намагниченности Ш не .превышала 35?.

При исследовании намагниченности магнитной жидкости в области слабых полей (до 60 кА/м) применялся баллистический метод.-При изменении намагниченности в области полей до 0,5 кА/м использовалась измерительная ячейка, представляющая собой две катушки 1, вставленные одна в другую, с обмотками, соединенными навстречу друг другу (рис. 1). При этом соблюдалось соотношение 5аП.1 = (где 51,П.а и 32, п.г - среднее поперечное сечение • и число витков первой л второй катушек соответственно)., что обеспечивало условие компенсации э,.д.с. при изменении внешнего магнитного . потока в отсутствии образца. Контейнер. 2•с.образцом МЕ (длина 30.см, диаметр 0,7 см) помещается внутрь измерительной . системы и термостатируется путем протачивания воду через охла-дательную рубашку 3. В качестве намагничивающей системы использовалась кубическая катушка 4 с пятисекционной обмоткой. Неоднородность поля в области расположения образца не превышала 0,3& Измерение магнитного потока, пронизывающего витки катушек при выключении магнитного поля проводилось с помощью микровебермет-ра 5 типа Ф 199. Определение^намагниченности осуществлялось с помощью расчетной формулы ,.

М = дф • ■ ■ • ' ■•

где Эо - плошадь поперечного•сечения образца.

При измерении намагниченности в полях до 60 кА/м был применен метод выдергивания образца из поля. В этом случае измене-' ние магнитного потока, пронизывающего витки измерительной катушки, при быстром (0,5 с) извлечении контейнера с образцом МЖ определялось с помощью микровеберметра, расчет намагниченности . проводился по формуле М = - ( где П. - число витков

Рис. 1. Схема измерительной ячейки для исследования магнитных свойств магнитной жидкости в слабых полях. -----

Рис. 2. Схема установки для исследования светорассеяния в тонком слое магнитной жидкости ; 1 - лазер ЛГ-78, 2 - ячейка с магнитной жидкостью, 3 - Термостатярующая рубашка, 4 - катушки Гельмгольца, 5 - фотоэлемент ФЭС-25

■емерительной катушки . Погрешность измерения намагниченности составила 2,5$ при измерении в полях до 0,5 кА/ц и 1,5$ в полях до 60 кА/м.

Для измерения магнитной восприимчивости магнитных жидкостей был использован мостовой метод. Магнитная восприимчивость расчитывалась по изменению индуктивности соленоида при внесенш в его поле образца. Индуктивность соленоида определялась мосто» •переменного тока Р - 571 с погрешностью 0,3$. Все исследования 1вгнитной восприимчивости проведены при низких частотах измерительного поля(30-300 Гц),кроме специальных частотных исследова-вяй, проводившихся в диапазоне частот от 30 Гц до 200 кГц.

Измерительная ячейка для определения абсолютных значений шгнитной восприимчивости представляла собой однослойный бескаркасный соленоид (30 см- 1 см^), содержащий 650 витков. При температурных исследованиях магнитной восприимчивости МК измери-.тельный соленоид был теплоизолирован от контейнера с образцом, температура которого изменялась с помощью бифилярного нагревателя. Ячейка для измерения магнитной восприимчивости МК, подве] яеввой действию сдвигового течения, состояла из измерительного соленоида, аналогичного предыдущим, внутрь которого был вставлен контейнер, представляющий собой две коаксиальные трубки, вавор между стенками которых заполнялся исследуемым образцом М1 Шутренняя трубка приводилась во вращение, так что между стен-каш трубок возникало течение, удовлетворяющее критерию ламина-риости. Во всех случаях обмотки измерительных соленоидов термо-статировались с помощью жидкостного термостата.

Для визуального наблюдения и фотографирования структуры И бах использован микроскоп типа•"Виолам" с набором окуляров и о< активов, позволяющих получать соответствующее увеличение. Микроскоп был снабжен в качестве намагничивающей системы катушкам] Гмьмгольца, микрокювета с образцом термостатировалЬсь с помощ] жщдкостного термостата. Исследование динамики структурных превращений осуществлялось с помощью наблюдения светорассеяния в тонких слоях МК. В качестве источника света был использован лу' гелий-неонового лазера, проходящий через тонкий слой МК (рис. ; Интенсивность рассеянного света регистрировалась с помощью фот< елемента и цифрового прибора или самописца.

Третья глава посвящена исследованию структурных превращений и особенностей намагничивания магнитных жидкостей с микро,. капельной структурой. Структурирование MI осуществлялось добавлением в нее коагулятора - минерального' масла - с дальнейший подогревом и интенсивным перемешиванием.с помощью электромеханической мешалки. Полученная жидкость содержала множество мел* ких (3-7 мкм) капельных агрегатов,' имеющих более высокое содержание магнетита, чем окружагацая их обедненная среда. После исследований М с микрокапельной структурой проводилось ее разделение на сильно- и слабоконцентрированнуго фазы седиментацион-ным методом с последующим исследованием структурных и магнитных свойств каждой из фаз.

Магнитное поле оказывает- существенное влияние на формирование структурного состояния магнитных жидкостей-с микрокапельной структурой. В результате его воздействия происходит деформация уже имеющихся микрокапель, объединение их.в сплошные по- лосовые структуры, а также формирование новых структурных образований. Эти процессы влияют на величину и функциональные зависимости наиболее структурно-чувствительного параметра - магнитной восприимчивости. В слабых полях и при малом объемном содержании микрокапель (С ^ 3^) магнитная восприимчивость такой среды удовлетворительно описывается выражением, аналогичным формуле Ландау для диэлектрической проницаемости эмульсий:

' х -i " ■ W

где JUA и ju2 - магнитные проницаемости слабо- и сильноконценри-рованннх фаз соответственно. При более высоком объемном содержании капель расстояния между ниш уменьшаются так, что они могут взаимодействовать и объединяться в полосовые структуры, и для описания магнитной восприимчивости ШГ формула (1) становится неприменимой.

Изменение структурного состояния МЖ под воздействием внешнего постоянного поля приводит к появлению максимума в зависимости ,'.эйствительней части магнитной восприимчивости от напряженности внешнего постоянного магнитного поля (рис. 3) . Дальнейшее увеличение поля приводит к появлению максимума и в зависимости мнимой части магнитной восприимчивости от напряженности поля, при этом повышение температуры приводит к смещению обоих

Г.1Р--

максимумов в область боле* высоки нанретенностей магнитного поля. Интерпретавдя полученных' результатов возможна .при

Рис. 3. Зависимость бффвктивных величйн.действительной (3.) и мнимой (2) частей комплексной магнитной воспри-' имчивости слабоконцентрированной фазы от величины. напряженности йодмагничиралцего поля.

представлении намагниченности Ш с микрокапельной структурой в виде'суммы магнитных моментов каждой из компонент: . "

хВ;_ :и . . I - ■"

м .=•■

где X ^ ;5магщ1тная восприимчивость :веи(0<5тва капли, В" -,объемная концентрации микрокапель, ^ - магнитная проницаемость омывапцей капли среда, ■ - эффективный размагничивающий фактор де-.

формированного капельного.агрегата. Дифференциальная магнитная восприимчивость такой среды мости "X и в слабых полях от Н

X в лредположении независи-

•у _ _Н0_.Г -• и

- (рт1)(4-б) (3)

- и -

Выражение 3) указывает на сложную зависимость X. от Н . во многом определяющуюся зависимостью размагничивающего фактора агрегатов от величины внешнего поля.

Экспериментальное исследование зависимости Н(Н) (с помощью наблюдений за деформацией агрегатов в оптический микроскоп) с ее последующим анализом и подстановкой в (3) позволило подтвердить наличие максимума в зависимости %' от напряженности поля, полученной теоретически с учетом структурной трансформации.

Частотные исследования комплексной магнитной восприимчивости %- %'+ IX" сильно- и слабоконцентрированной фаз проводились для выяснения характера механизма релаксации магнитного момента дисперсных частиц и влияния на него процессов агрегирования. Установлено, что для сильноконцентрированной фазы зависимость Х'(^) убывает, а имеет максимум при некоторой частоте . Температурные исследования частотной зависимости х" показали, что частота максимума при ростеТ образца повышается (рис. 4).

600

400

200

Хэсрф" ГА*,

1/"2

~~ ! г

//

/.Гц

Рис. 4. Зависимость мнимой части комплексной магнитной восприимчивости Х"^ сильноконцентрированной фазы от частоты при различных температурах Т,К: 1-273,5, 2-283, 3-298, 4-312.

105

103

Анализ результатов частотных исследований магнитной восприимчивости с помощью построенных на их основе диаграмм Коул - Ко-ула позволил заключить, что примерно для 70^ частиц броуновский'.,, механизм релаксации преобладает над неелевским. Частота, соответствующая максимуму х", позволяет определить эффективное время'-'..

релаксации X магнитного момента однодоменных частиц. Зависимость Г от температуры, согласно теории Дебая, определяется в виде Т- . Тогда с учетом того, что г|=А ехр (^/кт) для времени релаксации справедливо выражение Т= ^Хр(^УкТ)-

Так как множитель Т"1 изменяется гораздо медленнее с изменением температуры, чем ехрО^Дт), то можно сделать вывод, что логарифмы Т и Г[ будут изменяться линейно сТ"1 и при том с одним и тем же "наклоном, определяемым энергией активации УУ. Однако .построение этих зависимостей, полученных на основе экспериментальных данных, показало, что их углы наклона различны, что объясняется существенным вкладом в энергию активации диполь-диполъ-ного взаимодействия частиц. Оценка этой компоненты энергии дала значение порядка кТ при комнатной температуре.

При исследовании слабоконцентрированной фазы установлено, что при понижении температуры в ней происходит образование микрокапельных агрегатов при некоторой температуре Т*.р, зависящей от объемного содержания магнетита. Действие магнитного поля также приводит к пороговому возникновению структурных образований при некотором значении напряженности поля, величина которого повышается при увеличении температуры. Эти исследования позволили построить фазовые диаграммы возникновения структурных образований в координатах Т-Н и Т-8 .

Возникновение агрегатов оказывает существенное влияние на магнитные свойства МЖ. На рис. 5 приведена температурная зависимость обратной магнитной восприимчивости (кривая 1) , которая имеет отклонение от линейности при Т|<р , при которой происходит возниконовение агрегатов, о чем может свидетельствовать резкое увеличение светорассеяния (кривая 2) . Установлено также, что %'(Н) имеет перегиб, а х''(Н) - максимум в области полей, соответствующих агрегированию в первоначально однородной магнитной жидкости под воздействием магнитного поля. Изучение процессов образования микрокапельных агрегатов позволило синтезировать магниточувствительную среду, сохраняющую устойчивость'в течение длительного времени и обладающую большой чувствительностью к магнитной записи. Кроме того, выделенная сильноконцентрированная фаза может быть применена в магнятожидкостяых уплотнениях, что

позволит при продолжении работы в этом направлении значительно улучшить характеристики магнитожидкостных уплотнений.

1/Хзфср 33

32

31 30

29

280 290 300

Рис. 5. Температурная зависимость относительной величины

интенсивности светорассеяния (1) (1в- начальный фон) и обратной величины магнитной восприимчивости (2) первоначально однородной магнитной жидкости; объемная концентрация магнетита 9=7$.

Четвертая глава посвящена исследованию магнитных жидкостей, получивших наиболее широкое применение в качестве.уплотняющей среды в магнитожидкостных уплотнениях. Такие М имеют'сплошную структуру даже в отсутствии магнитного поля и обладают более высоким значением вязкости по сравнению с "классическими" маг- ■ нптными жидкостями на основе керосина. Воздействие магнитного поля на такие Ш приводит к преимущественной ориентации структурных образований по направлению шля, при этом, как показали микроскопические наблюдения и исследования светорассеяния, характерное время формирования структуры изменяется от 5-10 секунд до нескольких минут в зависимости от напряженности поля.

Установлено, что процессы намагничивания МЖ повышенной вяз-костаии основе триэтаноламина и кремнийорганйческих соединений

1/1о 2,5

2 \ 1 У2

1.5

Д/

\ срР/ | Ч&Ч« т. <

имеют ряд особенностей. В частности, кривые намагничивания таких МК имеют гистерезисный характер (рис. 6), однако в отличие от петли гистерезиса, характерной для ферромагнетиков, повторное увеличение поля дает значение намагниченности (ветвь 3), близкое к значению первоначального намагничивания (ветвь 1), а в некоторых случаях превышающее его.

М.кД/м

10 -

ЩШ1

5 •

-Н . * ÏÏ .НкА/м

"8 / Г 8

Рис. 6. Часть полного цикла перемагничивания магнитной жидкости магнетит в триэтанол-амине ; 1,3- начальная и конечная ветви петли гистерезиса соответственно.

Одной из причин этого, по-видимому, является формирование анизотропной структуры в первоначально изотропной МК на начальной стадии процесса намагничивания.. Наличие остаточной намагни- . ченности указывает на то , что причиной гистерезисного эффекта могут быть не только структурные изменения под воздействием поля, но и ориентационные эффекты в системе взаимодействующих од-нодоменных частиц. Повышение температуры до 350-400 К приводит к исчезновению гистерезисного эффекта в намагничивающейся МЖ, исчезает также и остаточная намагниченность,

полученная предварительно при более низких температурах. Этого же эффекта, как и в ферромагнетиках, можно достигнуть путем ■ размагничивания образцов Ш в переменном поле. Изучение зависимости остаточной намагниченности от времени показало, что она не может быть описана простым экспоненциальным законом, характерны!/ для релаксации намагниченности системы суперпарамагнитных частиц. Более удовлетворительно этот процесс удается описать зависимостью типа" М- - Mo (Ус) , Т- характерное время релаксации,

М0 - намагниченность насыщения.жидкости. Подобная зависимость ютаточной намагниченности характерна для спиновых стекол.

Наиболее сильное влияние процессы структурирования оказы-1ают на величину и функциональные зависимости магнитной^ восприимчивости. Установлено, что зависимость имеет максимум при-[екотором-значении Н , значение которого повышается при увели-гении температуры., После выключения внешнего постоянного магнит-юго поля в исследуемых МЯ наблюдалось уменьшение их магнитной ^ юсприймчивости со временем (дезаккомодация магнитной.вйсприи«*-отвости). Установлено..что зависимость %' от времени после выключений поля не является экспоненциальной,,а наиболее близка степенному закону. Воздействие сдвигового течения приводит к [ервоначальйому увеличению магнитной восприимчивости, структур®-юванной МК,- что связано с разрушением агрегатов с замкнутыми !бмён?ами дисперсных частиц-и уменьшением роли локальных полей, штрудняющих ориентацию магнитного момента вдоль намагничиваю-тего-тогг« ' ■-•-. ; -..-'..

•зб

32 ^

28 24 20

Рис. 7. Температурная, зависимость действительной части магнитной восприимчивости для МК повышенной вязкости :

1- МК на основе триэтаноламина, 2- МЙ на кремний-органической основе .

Температурная зависимость магнитной восприимчивости магнит ных жидкостей повышенной вязкости в отличие от однородных жидкостей на" основе керосина имеет максимум не в области температуры их затвердевания, а прд 320-360 К, соответствующих жидкому состоянию.( рис. 7). При этом оказалось, что наличие максит-муга в рамках теории Дебая с учетом зависимости вязкости несущей среды от температуры не удается объяснить простой блокировкой неелевского суперпарамагнетизма в системе взаимодействующих частиц. Частотные исследования температуры максимума выявили, что Т$. стремится к конечному пределу при £ -»• 0 и изменяется линейно с 6п-£ при достаточно больших частотах (рис. 8), что характерно для систем, аналогичных спиновым стеклам.

3,08 304

ЗРО■ ■ .

2,96

2£2

' 5р 7,5

т-1

Рис. 8. Зависимость обратной температуры от логарифма частоты для МЖ повышенной вязкости (дисперсия магнетита и железа в кремнийорганике).

На основании анализа полученных экспериментальных результатом лил сделан вывод, что в агрегатах структурированных магнит"]' »идкостей возможен при.некоторой температуре "Т^ фазо-

ипрянагнетик - диполыюе стекло, аналогичное спи-ноиону ггек.'У.

. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенной работы можно сделать следующие основные выводы:

1. Проведено систематическое исследование структурных превращений в магнитных жидкостях на основе керосина. С этой целью была разработана методика получения однородной магнитной жидкости, в которой под воздействием магнитного, поля или понижения температуры в пределах температурного существования Ж происходит возникновение микрокапельных агрегатов. На основании исследования светорассеяния в такой. Ж получены фазовые диаграмм в координатах 0-Т , Н~9 • Н-Т г анализ которых позволил указать на возможность интерпретации наблвдаемых структурных превращений'как фазового перехода типа конденсации?

2. Показано, что процессы возникновения микрокапельных агрегатов и их деформация в магнитном поле существенным образом влияют на магнитные свойства таких систем. Проведены теоретические расчеты зависимости магнитной восприимчивости от напряженности поля на основе деформационного механизма микрокапельных агрегатов, позволившие объяснить наличие максимума в экспериментально полученной зависимости х'(Н)-

3. На основании результатов экспериментальных исследований частотной зависимости комплексной магнитной восприимчивости показано, что структурное состояние магнитных жидкостей существенно влияет на времена релаксации'магнитного момента дисперсных частиц. '-','•'

4. С помощью разработанного метода фазового расслоения однородной МЯ выделены слабо- и сильноконцентрированные фракции, которые могут иметь практическое значение.-Тай слабоконцентрированная фаза хорошо зарекомендовала себя как магниточувствительная жидкость для визуализации магнитных Полей записи, обладающая большей чувствительностью и разрешающей способностью чем применявшиеся ^анее жидкости. Сильноконцентрированная фаза, представляющая собой плотную упаковку дисперсных частиц и имевдая высокие магнитные параметры, успешно прошла испытания в качестве уплотняющей среды в магнитожидкостных уплотнениях.

5. Проведены систематические исследования магнитных свойств магнитных жидкостей на высоковязких основах, нашедшие широкое

применение в магнитожидкостных уплотнениях и- смазочных узлах. . Установлено, что такие МЕ имеют малую величину магнитной,восприимчивости в слабых полях, а их зависимость М(Н) проявляет гистерезисный характер. Обнаружено, что зависимости действительной X1 и мнимой X."частей комплексной магнитной восприимчивости от напряженности внешнего постоянного магнитного поля Н имеют максимум при одном и том же значении напряженности поля, значение которого зависит от температуры и скорости сдвига. Сделан вывод, что особенности намагничивания таких сред обусловлены их структурным состоянием и его изменением под воздействием магнитного поля.

6. Изучена экспериментально обнаруженная релаксация остаточной намагниченности Ж повышенной вязкости. Выяснено, что ее величина изменяется после выключения поля по степенному закону Мг= Мо (^/с)"01"' в этих же магнитных жидкостях обнаруже- . на дезаккомадация магнитной восприимчивости. Установлено, что уменьшение X'после выключения поля происходит также по степенному зако'цу.

7. Изучены температурная и частотная зависимости магнитной восприимчивости этих магнитных жидкостей. Показано, что. зависимость х'(^) подчиняется логарифмическому закону, а зависимость X'(Т)имеет максимум в области температур, соответствующих жидкому состоянию МЖ. Проведено исследование характера функциональ-

1 них зависимостей температуры максимума от напряженности внешнего магнитного поля и частоты измерительного поля. На основании проведенных теоретических расчетов показано, что температурная зависимость магнитной восприимчивости М.повышенной вязкости не' может быть описана в рамках дебаевской теории поляризации.

8. Экспериментально исследованы изотермическая и термоос- . таточная намагниченности МЕ повышенной вязкости. Обнаружено, что изотермическая намагниченность имеет максимум при некоторой температуре ~Т* , характерной для каждой МЖ, которая пропорциональна концентрации дисперсной фазы в МЖ. На основании этих и выше приведенных результатов экспериментального исследования магнитных жидкостей повышенной вязкости сделан вывод, что в таких МЖ при некоторой температуре возможен фазовый переход . типа парамагнетик - дипольное стекло, аналогичное спиновому стеклу.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1, Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г., Балабанов К.А. Магнит-Чая восприимчивость магнитной жидкости с микрокапельной структурой // Тезисы докладов И-го Всесоюзного совещания по физике маг-

• нитнга жидкостей. - Ставрополь. - 1986. - С.45-47.

2, Диканский.Ю.И., Полихрониди Н.Г.,' Балабанов K.Ä. 0 намагничивании магнитных жидкостей с микрокапельной структурой. // Тезисы докладов 12-го.Рижского совещания по магнитной гидродинамике. - Рига. - 1987. - Т.З. - С. 39-42..

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

■■' 4. Диканский Ю.И.Балабанов К.А., Козлов Ю.И.,- Полихройи-ди Н.Гк Особенности намагничивания магнитных жидкостей с-повы-,пенной вязкостью // Тезисы докладов У Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. - М. -. 1988. - Т.1. - С.84-85. . ' 5. EaiaöaHOB К.А., Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г. Экспериментальное исследование структурных превращений в магнитных.■ жидкостях // Тезисы докладов 1У-го'совещания по физике магнитных жидкостей. - Душанбе. - 1988..'- С.7-9.

.6. Балабанов К.А., Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г. Экспе- ' • .риментальнов исследование структурных превращений в "магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика. - 1989. - Л 1. - С.117-119. '

7. Балабанов К.А., Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г. Особен^-ности намагничивания магнитных жидкостей с повышенной вязкостью // Магнитная гидродинамика. ¿-' 1989. .-' № 1. - С. 119-121. .

8. Балабанов К.А., Диканский Ю.И.Полихрониди Н.Г. О'Намагничивании магнитных жидкостей повышенной вязкости // Тезисы докладов У Всесоюзного совещания по физике магнитных- жидкостей. - Пермь.-- 1990. - С.21-22., .. ,/•■

9. Balahanav X.fi.. ' Polihronidi N.G.Y Sila'ev U.fi. Ferrofluids ■ magnetic propepties of ; increased" ' viscosity . // fifth • international conference of magnetic fluids. - Riga.. -1989. - : . P.56-57.

10. A.C. № 1633348A1 СССР . Ма^ниточувствительная жидкость для визуализации магнитных полей записи и способ ее приготовления. Балабанов К.А..Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г. - заявл. 21.11.88.

11. Балабанов К.А., Диканский Ю.И., Ачкйсова Е.А. Зависимость намагничивания магнитной жидкости от ее структуры /Л Тезисы докладов У1 Всесоюзной конференции по магнитным жидкостям. - М. - 1991. - Т.1. - С.16г17.

12. Диканский Ю.И., Ачкасова Е.А., Балабанов К.А., Галочка Н.Г. Магнитная'.восприимчивость структурированных магнитных жидкостей при наличии сдвигового течения // Тезисы докладов XIX Всесоюзной Конференции по физике магнитных явлений. - Ташкент. -. 1991. - Т. 2. - С. 168,

13. Ачкасова'Е.А., Балабанов К.А., Диканский Ю.И., Полих-рониди Н.Г. Магнитные ■ структурные свойства магнитных жидкостей, применяемых в магнитожидкостных уплотнениях //'Тезисы докладов международной конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии". - Иваново. - 1992. - С.67-68. -

14. Balabanov ,K.fi., Dikanskiy Yu.I., Capochka N.G. The .investigation of magnetic properties and the structure of ■agnetic feuids of heigi viscosety // sixth International Conferenge of Magnetic Feuids. - Paris. - 1992. - p.360-361.

15. Балабанов К.А., Диканский Ю.И:, Полихрониди Н.Г. Магнитная восприимчивость магнитной эмульсии // Магнитная гидродинамика. - 1993. - № 1. - C.67-7Î.

16. Балабанов К.А., Диканский Ю.И., Полихрониди Н.Г. Исследования статической намагниченности магнитной жидкости повышенной вязкости // Тезисы докладов 2-ой Международной Научно-технической конференции. - М. - 1994. -Т.3. - С.411-412.

О

сК