Статистическая термодинамика магнитных дисперсных сред

• Автор: Морозов, Константин Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 259 с. : ил.

Щф Введение

1. Эффекты взаимодействий в дисперсных системах

1.1. Магнитостатические свойства ферроколлоидов

1.2. Неравновесные тепловые явления в дисперсных

системах

1.3. Трансляционная диффузия в концентрированных

коллоидах

1.4. Микроструктура и физические свойства магнитных жидкостей

1.5. Магнитные жидкости на основе жидких кристаллов

# 1.6. Дальний ориентационный порядок

в дипольных жидкостях

2. Теория намагничивания ферроколлоидов
2.1. Средне-сферическая модель ферроколлоида,
находящегося в произвольном магнитном поле
2.2. Расчет двухчастичных корреляционных функций
2.3. Расчет намагниченности монодисперсного ферроколлоида
2.4. Полидисперсный ферроколлоид
® 2.5. Сравнение с экспериментом
3. Теория термодиффузии в коллоидах
3.1. Сурфактантные коллоиды
3.1.1. Почему движется коллоидная частица?
3.1.2. Уравнения для концентрации сурфактанта
3.1.3. Коллоидная частица как “пловец”
3.1.4. Случай ступенчатого потенциала. Аналитическое реЦ шение задачи

3.1.5. Расчет коэффициента Соре
. 3.2. Ионные коллоиды
w 3.2.1. Защитный слой ионных коллоидов
3.2.2. Сокращение числа переменных
3.2.3. Уравнения движения ионного коллоида
3.2.4. Расчет скорости частицы
3.2.5. Расчет коэффициента Соре
3.3. Обсуждение результатов главы
♦ 4. Анизотропная диффузия феррочастиц
в магнитном поле
4.1. Термодинамическая сила и прямая
корреляционная функция
4.2. Приближение низких концентраций
4.2.1. Расчет термодинамической силы
4.2.2. Расчет подвижности феррочастиц
4.3. Диффузия в концентрированных коллоидах
4.3.1. Выбор прямой корреляционной функции
4.3.2. Расчет термодинамических сил
4и 4.4. Сравнение результатов теории с экспериментом
ф 5. Магнитная жидкость как ансамбль
гибких цепей
5.1. Теория ассоциации магнитных частиц
5.2. Статистические свойства идеальных цепей
5.2.1. Корреляционные функции димеров
5.2.2. Вычисление внутрицепочечных корреляций
5.2.3. Персистентная длина дипольной цепочки
5.2.4. Сегмент Куна дипольной цепи
ф 5.2.5. Случай бесконечно сильного поля
5.2.6. Эффективная форма дипольных цепей

5.2.7. Микроструктура и макросвойства ферроколлоида
5.3. Неидеальные цепи

6. Свойства реальных ферронематиков
6.1. Необходимое условие устойчивости ферронематиков
6.1.1. Случай сферических зерен
6.1.2. Случай иглообразных феррочастиц
6.1.3. Расчет константы связи
6.1.4. О невозможности существования ферронематиков
•- на основе термотропных ЖК
6.2. Почему магнитное поле управляет ферронематиком?
6.2.1. Постановка проблемы
6.2.2. Расчет энергии сцепления в реальных ферронематиках
6.2.3. Переход Фредерикса в реальных ферронематиках
7. О невозможности дальнего ориентационного
порядка в дипольной жидкости
7.1. Интегральное уравнение для ориентационной
функции распределения
7.2. Бифуркационный анализ

7.2.1. Теория среднего поля
Ф 7.2.2. Теория функционала плотности
7.2.3. Средне-сферическая модель
7.3. Условия, необходимые для ферромагнитного перехода
7.4. Короткодействующие корреляции в дипольных жидкостях
7.5. Обсуждение результатов главы
Заключение
Литература

Глубокий интерес к системам с сильными дипольными взаимодействиями возник однако несколько ранее - в начале 90-х годов, когда был получен ряд неожиданных данных вычислительных экспериментов. Сначала в Монте Карло расчетах был получен удивительный результат отсутствия перехода газ-жидкость в системе взаимодействующих диполей. Вместо перехода моделирование выявило появление цепочек, упорядоченных по типу “голова-хвост” диполей в разных типах систем: в дипольной жидкости твердых сфер [102,103], в штокмайеровской жидкости [104] и дипольной жидкости мягких сфер [105,106]. Лишь в недавней работе [107] конденсация все-таки была обнаружена. Однако переход оказался весьма необычным: он протекал между сильно ассоциированной газовой фазой и достаточно обычной жидкой фазой и сопровождался чрезвычайно малыми энтропийными и энталытайными изменениями.
Другим неожиданным результатом вычислительных экспериментов явился вывод о возможности возникновения дальнего ориентационного (ферромагнитного) порядка под действием только дипольных сил. Начиная с первой демонстрации в опытах, выполненных по методу молекулярной динамики [108,109], данный эффект был подтвержден позднее при Монте Карло моделировании системы [102,110-112] (см. подробнее следующий параграф). В целом простой связи между явлениями ферромагнетизма жидкости и образованием цепей выявлено не было [111,113]. В то же время взаимоисключение друг другом конденсации и ассоциации частиц, казалось, надежно установлено в вычислительных экспериментах [102-107]. Однако данные Монте Карло моделирования [114-116], выполненные с другими, чем в рассмотренных работах, условиями на границе вычислительной ячейки оказались полностью противоречащими выводам [102-113] и по аналогии со старой работой [87] снова предсказали при Л > 3 появление традиционного перехода типа газ-жидкость, в результате которого возникают квази-сферические (не цепочечные!) кластеры магнитных частиц.
Не удивительно, что эти захватывающие данные вычислительных экс-