Механизмы акустомагнитного эффекта в нанодисперсной магнитной жидкости

• Автор: Стороженко, Анастасия Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА. 1. МАГНИТНЫЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

НАНО ДИСПЕРСНОЙ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

1.1 Общие сведения о магнитных-жидкостях

1.2 Механизм намагничиваншьмагнитной жидкости

1.3 Возмущение намагниченности магнитной жидкости звуковой волной

1.3.1 Акустомагнитный эффект

1.3.2 Влияние магнитного и теплового полей на скорость звука

1.3.3 Динамическое размагничивающее поле

1.3.4 Акустогранулометрия магнитных наночастиц
1.4 Выводы, цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
2.1 Описание комплексной экспериментальной установки
2.1.1 Узел, предназначенный для исследования относительной, амплитуды ЭДС, индуцируемой за счет АМЭ
2.1.2 Узел, предназначенный для измерения скорости звука в системе «МЖ - цилиндрическая оболочка»
2.2 Методика исследования полевой зависимости АМЭ и определения на ее основе физических параметров магнитных наночастиц
2.3 Методика определения скорости звука в системе «МЖ — цилиндрическая оболочка» на основе АМЭ
2.4 Выводы
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Физические характеристики объектов исследования
3.2 Исследование МЖ методом просвечивающей электронной микроскопии

3.2 Результаты измерений полевой зависимости относителыгой.амплитуды ЭДС, возникающей за счет АМЭ
3.3 Анализ геометрии магнитного поля постоянного магнита
3.4 Результаты измерений скорости звука в системе «МЖ - стеклянная трубка»
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
4.1 Влияние неоднородности магнитного поля на скорость распространения звуковых колебаний в нано дисперсной МЖ
4.2 Детализация механизмов возмущения намагниченности МЖ в звуковой волне
4.3 «Разностная» кривая
4.4 Оценка физических параметров наиболее мелких магнитных наночастиц
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования
Магнитные жидкости (МЖ) представляют собой коллоидный раствор наноразмерных частиц магнетика, стабилизированный» поверхностноактивным веществом,- в жидкости-носителе. Распространение звуковых колебаний в намагниченной МЖ сопровождается излучением электромагнитных волн. Это явление принято называть акустомагнитным эффектом (АМЭ) в магнитной жидкости. На основе АМЭ функционируют магнитожидкостные интерферометры различной конструкции, использование которых положено в основу уникальной методики акустической спектроскопии системы «жидкость - цилиндрическая оболочка». Анализ зависимости относительной амплитуды индуцируемой ЭДС от напряженности магнитного поля является перспективным методом исследования геометрических и магнитных параметров магнитных наночастиц и используется наряду с другими методами исследования нанодисперсных сред.
Вместе с тем остается недостаточно изученной физическая природа АМЭ, механизмы взаимодействия физических полей, присущих данному эффекту, что затрудняет интерпретацию получаемых на основе АМЭ результатов, ограничивая возможности применения этого» уникального эффекта в науке и технике.
При анализе результатов измерений амплитуды ЭДС, индуцируемой в проводящем контуре за счет АМЭ, используются данные по» скорости распространения звуковых колебаний в МЖ, заполняющей сосуд цилиндрической формы. Указанные измерения, как правило, проводятся с использованием неоднородных магнитных полей. В связи с этим представляется целесообразным проведение экспериментального исследования зависимости упругих свойств МЖ от степени неоднородности магнитного поля.

структуре МЖ. Однако в эксперименте время выдержки составляло всего Л , минуту после изменения величины угла а. В результате, после нахождения МЖ в намагничивающем» поле, значения скорости, ультразвука в МЖ при отсутствии1 внешнего магнитного поля оказывались различными и зависели от величины поля.
В монографии [22] при- обсуждении, физической; природы; полевой зависимости скорости» звука; магнитные жидкости; рассматриваются; как дисперсные среды, в; которых помимо механизмов, характерных; для сплошной, среды (наведенная. неоднородность магнитного поля в звуковой волне [40]), функционируют механизмы, связанные с особенностями структуры магнитных» коллоидов («проскальзывание»» частиц относительно жидкой; матрицы [90, 91]), причем» последние приводят к более
существенному изменению скорости звука в магнитном; поле. Показано, что неоднородность магнитного поля, может повлиять на скорость звука; в магнитной жидкости; с устойчивой; структурой на уровне современной погрешности измерений (~1 м/с) лишь в сильно неоднородных магнитных полях.
1.3.3 Динамическое размагничивающее поле
Если постоянное магнитное поле перпендикулярно звуковому пучку с ограниченной, боковой; поверхностью, то- возмущение: намагниченности ' сопровождается; возмущением размагничивающего поля- 8Н?= -М(!6М, которое в свою очередь оказывает влияние на величину намагниченности. Поэтому выражение для равновесной намагниченности имеет вид:
Ме = М0 -(пМ„ + у.Мт) - К(1МН 5М, (1-19)

где N(1 - динамический. размагничивающий- фактор при возмущении намагниченности МЖ звуковой волной; в поперечном; к столбику жидкости магнитном поле; 5М - приращение намагниченности МЖ под влиянием