феромагнітнихРІДИНИ
Навчальнийпосібник
Введення
Глава 1. Магнітодіпольное взаємодія в магнітнихрідинах і особливості їх намагнічування.
В§ 1. Загальні відомості про магнітних рідинах
В§ 2. Процеси намагнічування агрегативно-стійких полідисперснихмагнітних рідин.
В§ 3. Магнітна сприйнятливість магнітних рідин і їїфункціональні залежності.
В§ 4. Магнітодіпольное взаємодія та ефективні поля вмагнітних рідинах.
В§ 5. Сучасні концепції обліку взаємодії частинок в магнітнихколоїдах.
Глава 2. Структурна організація магнітних рідин і обумовленінею електро-та магнітооптичні ефекти.
В§ 1. Види структурних утворень у магнітних рідинах.
В§ 2. Магнітна рідина з мікрокраплинну структурою.
В§ 3.Квазітвердие структурні утворення в магнітнихрідинах.
В§ 4. Структурна самоорганізація магнітної рідини велектричному полі.
Глава 3. Особливості процесів намагнічування магнітнихколоїдів з різними структурними утвореннями.
В§ 1.Структурние перетворення і особливості намагнічуваннямагнітних рідин з мікрокраплинну агрегатами.
В§ 2. Комплексна магнітна сприйнятливість магнітної рідиниз мікрокраплинну структурою.
В§ 3. Магнітна рідина з мікрокраплинну утвореннями якмагніточутливих рідка середу.
В§ 4.Намагніченность магнітної рідини з квазітвердиміструктурними утвореннями.
В§ 5. Магнітна сприйнятливість магнітної рідини зквазітвердой структурою.
В§ 6. Можливість фазового переходу суперпарамагнетік - дипольнескло в структурованої магнітної рідини.
В§ 7. Магнітне впорядкування в квазітвердих агрегатах магнітноїрідини.
Глава 4. Нові дисперсні магнітні середовища - композиційніферроколлоіди, магнітні емульсії і чутливі до магнітного аерозолі.
В§ 1. Магнітні рідини з немагнітних дрібнодисперснимнаповнювачем.
В§ 2. Чутливі до магнітного емульсії і способи їх отримання.
В§ 3. Особливості намагнічування магнітних емульсій.
В§ 4. Електричні властивості магнітних емульсій.
В§ 5.Структурние перетворення в магнітних емульсіях з малимміжфазних натягом на кордоні мікрокраплях - дисперсійна середу.
В§ 6. Чутливі до магнітного аерозолі.
Введення
Рідкі намагнічуєтьсясередовища - ультрадисперсні колоїди феро-і феримагнетиків, синтезовані всередині 60-х років і одержали назву "магнітні рідини" до теперішньогочасу залишаються об'єктом, що привертає широкий інтерес дослідників явищ,пов'язаних із взаємодією електромагнітного поля з середовищем. Це пояснюєтьсяяк можливістю застосування магнітних рідин в машинобудуванні,приладобудуванні і медицині, так і виникненням цілого ряду фундаментальнихпроблем фізичного, фізико-хімічного та гідродинамічного характеру.Спочатку, при розгляді властивостей магнітних рідин використовувалосяуявлення суцільного середовища, що дозволяє розглядати магнітний колоїд яксистему невзаємодіючих дипольних частинок. Проте згодом буловстановлено, що спостерігаються в магнітних рідинах магнітомеханічне,термомагнітні, магніто-і електрооптичні ефекти в чому визначаютьсягранулометричним складом однодоменних магнітних частинок, їх взаємодією іпов'язаної з ним і впливом зовнішніх полів структурною організацією системи.Структурний стан магнітних рідин може істотно залежати відзсувних напруг, зміни температури і електрогідродинамічного течій.З певним типом структури, що виникає в магнітних рідинах, пов'язаний ряддодатків таких середовищ в техніці та медицині. Тому, здалося цікавим,приділити більшу увагу, ніж в раніше виданих посібниках і монографіях,особливостям фізичних властивостей магнітних колоїдів, обумовленихвзаємодією магнітних наночастинок і їх структурною організацією привпливі різних факторів. Крім того, в цьому посібнику розглянутінові магнітні дисперсні середовища, створені на основі магнітних колоїдів -композиційні магнітні рідини з немагнітних наповнювачем, магнітніемульсії та аерозолі.
Посібник призначений длястудентів отримують спеціалізацію "Фізика магнітних явищ", крім того, вономоже бути також корисним для науковців, які займаються проблемамимагнітних колоїдних наносистем.
Глава 1.Магнітодіпольное взаємодія в магнітних рідинах і особливості їх намагнічування
В§ 1. Загальнівідомості про магнітних рідинах
Магнітні рідини (МЖ)являють собою високостійкі колоїдні розчини однодоменних феро-іферрімагнітних мікрочастинок в деякій рідини-носії (воді, вуглеводневихсередовищах, мінеральних та кремнійорганічних маслах і т.п.). На властивості МЖвеликий вплив робить вибір дисперсного магнетика, в якості якоговикористовуються магнетит (FeO В· Fe 2 O 3 ), ферити-шпінелі (MFe 2 O 4 ), ферити -гранати (MFe 5 O 12 ), а також перехідні метали, високодисперсний залізо,нікель, кобальт. Дисперсні частинки, внаслідок малості їх розмірів (близько 100Е), знаходяться в інтенсивному броунівському русі, що забезпечуєседиментаційних стійкість магнітних колоїдів. Для агрегативнойстійкості колоїдних систем з магнітними частинками необхідно, щобзближення частинок викликало появу сил відштовхування між ними. Цедосягається шляхом введення в МЖ певної кількості стабілізатора -поверхнево-активної речовини (ПАР). Утворений на поверхні частинокмолекулами ПАР адсорбційний шар створює структурно-механічний бар'єр,перешкоджає укрупненню часток через їх злипання. Зазвичай в якості ПАРвикористовують речовини, що складаються з полярних органічних молекул, будоваяких характеризується наявністю короткої функціональної групи (лужний,кислотної та ін) і довгою хвостовою ланцюжка (вуглеводневої, фторуглеродной іін.) Як правило, в якості класичного стабілізатора для магнітнихрідин використовується олеїнова кислота.
Магнітні властивостімагнітних рідин визначаються об'ємним вмістом твердої фази, якаможе досягати 25 відсотків. Намагніченість насичення таких концентрованихМЖ досягає 100 кА/м в магнітних полях напруженістю 10 5 А/м призбереженні плинності. Магнітна сприйнятливість МЖ на кілька порядківбільше, ніж у однорідних парамагнітних рідин і може досягати значення 10 2 .Її величина залежить від розміру часток і їх об'ємної концентрації. Тим не менш,збільшення розмірів часток обмежена можливістю злипання частинок внаслідокїх великого магнітного моменту або порушення умови однодоменності. Тому встійких магнітних колоїдах зазвичай розмір часток не перевищує 100 - 150 Є.Найбільш поширеною магнітної рідиною є МЖ на основі гасу здисперсними магнетитовими частками і олеїнової кислотою в якостістабілізатора.
Вперше методикаотримання стабілізованої колоїдного розчину магнетиту була запропонована вНаприкінці 30-х років Елмор [1, 2]. Останнім часом такі рідини отримуютьметодом конденсації при осадженні магнетиту лугом з водних розчинів солейдвох-і тривалентного заліза. Детальний опис більшості подібних методикнаведено в роботі [3]. У результаті отримують магнітні рідини, в'язкістьяких при намагніченості насичення 50 - 60 кА/м може бути порівнянна зв'язкістю води. Полідісперсность магнетитових часток, отриманих описанимспособом, визначається колоколообразной функцією розподілу частинок зарозмірами з шириною розподілу порядку середнього розміру частинок (близько 10 нм).В якості прикладу на малюнках 1 і 2 представлені електронні фотографії частинокдвох зразків МЖ [4], з яких видно, що дисперсні частинки мають форму,близьку до сферичної.
Малюнок 1. Малюнок2.
Електронні фотографіячастинок МЖ
На малюнках 3 і 4 дляцих же зразків наведені нормовані гістограми розподілу частинок порозмірами з шириною класового інтервалу 1,2 нм, отримані при аналізімікрофотографій на основі декількох (п'яти) тисячі вимірів.
Малюнок 3. Малюнок4.
Розпод...
