Исследование нанодисперсной фазы магнитных жидкостей на основе акустомагнитного эффекта

• Автор: Ряполов, Петр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНО ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

1.1 Методы синтезирования магнитных жидкостей

1.2 Структура магнитной жидкости

1.3 Методы исследования физических параметров нанодисперсной фазы МЖ

1.3.1 Магнитные измерения, модели намагничивания ферроколлоидов

1.3.2 Исследование реологии МЖ

1.3.3 Методы электронной и сканирующей зондовой микроскопии

1.3.4 Анализ акустических параметров МЖ

1.4 Выводы, цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.1 Описание экспериментальной установки
2.2 Методика исследования акустомагнитного эффекта
2.3 Выбор оптимальных условий акустомагнитного эксперимента
2.4 Методика измерения «вспомогательных» параметров исследуемых образцов, погрешность измерений
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Физические характеристики объектов исследования
3.2 Учет размагничивающего поля в системе МЖ-цилиндрическая оболочка
3.3 Результаты измерений зависимости амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля

3.4 Анализ параметров нанодисперсной фазы МЖ методами атомносиловой микроскопии
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
4.1 Теоретическая интерпретация зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля
4.2 Расчет динамического размагничивающего фактора для случая ортогонального расположения векторов Н и к
4.3 Определение «предельных» магнитных и геометрических параметров наночастиц дисперсной фазы МЖ на основе АМЭ
4.4 Учет полидисперсности частиц и межчастичных взаимодействий в зависимости рн(Н)
4.5 Оценка физических параметров диспергированных наночастиц и дисперсного состава МЖ на основе анализа зависимости относительной амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля
4.6 Алгоритм построения кривых намагничивания МЖ по данным акустического эксперимента
4.7 Оценка геометрических параметров цепочечных наноагрегатов
4.8 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Создание магнитных жидкостей (МЖ) относится к числу достижений нанотехнологий. МЖ или ферроколлоиды - это коллоидные растворы ферро- или ферримагнитных наночастиц в немагнитной жидкости-носителе. Главной особенностью МЖ в сочетании с высокой текучестью является способность взаимодействовать с внешним магнитным полем. МЖ нашли широкое применение в современной технике в качестве сред с управляемыми физическими свойствами. Существующие методы изучения нанодисперсной фазы МЖ преимущественно основаны на измерении магнитной проницаемости (или восприимчивости) коллоида и ее частотной зависимости в переменных магнитных полях. Их применимость ограничена дисперсными системами с малой вязкостью. Методы электронной и сканирующей зондовой микроскопии позволяют исследовать образцы в отвердевшем состоянии (метод реплик), без изучения кинетических свойств феррочастиц и процессов их агрегации, протекающих в МЖ при намагничивании. Поэтому физические параметры наноразмерной дисперсной фазы МЖ остаются недостаточно исследованными.
Актуальность исследований нанодисперсной фазы МЖ связана, прежде всего, с тем, что магнитные, электрические, реологические, акустические, оптические свойства этих уникальных сред определяются дисперсным составом коллоида и межчастичными взаимодействиями, которые во многом зависят от магнитных и геометрических параметров наночастиц и распределения их по размерам. ;
В данной работе предусматривается исследование дисперсного состава, а также магнитных и геометрических параметров наночастиц МЖ на основе акустомагнитного эффекта (АМЭ). Сущность АМЭ заключается в излучении электромагнитной волны столбиком намагниченной МЖ при распространении в нем звуковых волн. В рамках рассматриваемой модели индуцируемая в измерительном контуре ЭДС пропорциональна амплитуде колебаний намаг-
Остается не ясным вопрос оценки величины динамического размагничивающего фактора для данного случая.
При наличии соответствующего теоретического описания анализ зависимости амплитуды АМЭ от величины напряженности магнитного поля можно использовать для исследования магнитных и геометрических параметров наночастиц дисперсной фазы МЖ и получить их распределение по размерам.
1.4 Выводы, цель и задачи исследования
Проведенным литературным анализом установлено большое разнообразие методов и подходов к изучению физических параметров и структуры нанодисперсных МЖ. Применимость существующих методов, основанных на измерении магнитной проницаемости (магнитной восприимчивости) коллоида и ее частотной зависимости в переменных магнитных полях, ограничена дисперсными системами с малой вязкостью. Методы электронной и сканирующей зондовой микроскопии позволяют исследовать образцы в отвердевшем состоянии (метод реплик), при котором заблокированы кинетические свойства феррочастиц и процессы их агрегации, протекающие в МЖ при намагничивании. Поэтому физические свойства магнитных наночастиц, диспергированных в МЖ остаются недостаточно изученными.В этом отношении представляется целесообразным использование АМЭ для определения физических параметров диспергированных наночастиц, что, возможно, привело бы к созданию нового метода исследования физических свойств МЖ и структуры коллоидной системы.
В связи с этим целью диссертационной работы является экспериментальное исследование дисперсного состава, магнитных и геометрических параметров наночастиц магнитной жидкости на основе акустомагнитного эффекта.