Особенности электропроводности магнитной жидкости в магнитном поле

• Автор: Смерек, Юлия Леонтьевна
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

1.1. Физические свойства магнитных жидкостей

1.2. Электрофизические свойства магнитных жидкостей

1.3. Влияние двойного электрического слоя на электропроводность дисперсных систем. Поверхностная проводимость

1.4. Магнитная эмульсия и магнитная жидкость с немагнитными включениями

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

2.1. Объект исследования

2.2. Методика измерения электрофизических свойств магнитной жидкости

2.3. Методика и техника исследования структуры магнитных жидкостей и ее изменения под воздействием магнитного поля

ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ

3.1. Особенности электрических свойств магнитных жидкостей на углеводородных основах
3.1.1. Экспериментальное исследование электропроводности магнитной жидкости
3.1.2. Исследование механизма электропроводности магнитной жидкости
3.2. Кинетика электродных процессов в слое магнитной жидкости.

3.2.1. Кинетика образования объемного заряда в приэлектрод-ном слое магнитной жидкости
3.2.2. Электроемкость приэлектродного слоя магнитной жидкости
3.2.3. Проводимость приэлектродного слоя магнитной жидкости
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ С НЕМАГНИТНЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ
4.1. Исследование влияния магнитного поля на электропроводность магнитной жидкости с немагнитным наполнителем
4.1.1. Магнитные жидкости с дисперсией немагнитных частиц
сферической формы
4.1.2. Электропроводность магнитной жидкости с немагнитным непроводящим наполнителем сферической формы
4.1.3. Магнитные жидкости с дисперсией немагнитных частиц цилиндрической формы
4.1.4. Магнитные жидкости с дисперсией немагнитных частиц с низкой и высокой электропроводностью
4.2. Влияние перераспределения заряда вблизи проводящей частицы наполнителя на электропроводность магнитной жидкости
4.2.1 Особенности формирования заряда у поверхности агрегата из графитовых частиц
4.2.2. Проводимость магнитной жидкости с графитовым наполнителем
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность проблемы. Высокодисперсные коллоиды ферро- и фер-римагнетиков (магнитные жидкости) до настоящего времени остаются объектом, привлекающим внимание исследователей физических эффектов, обусловленных взаимодействием вещества с электромагнитным полем. Уникальное сочетание магнитными жидкостями текучести и способности взаимодействовать с магнитным полем способствовало развитию исследований их магнитомеханических, термомагнитных, магнито- и электрооптических свойств. Наблюдающиеся в магнитных жидкостях эффекты непосредственно связаны со свойствами и взаимодействием однодоменных дисперсных частиц и, как следствие, со структурным состоянием системы. Изменение последнего может также происходить при воздействии как магнитных, так и электрических полей, однако в большинстве работ в основном исследовано взаимодействие магнитных жидкостей с магнитным полем. Вместе с тем, в последнее время появились работы, описывающие ряд интересных явлений, наблюдающихся в магнитных жидкостях в электрических полях (автоволны, накопление свободного заряда и структурная организация дисперсных частиц в приэлектродных слоях, особенности деформации микрокапельных агрегатов в электрических полях и т.д.). Построение моделей и интерпретация таких эффектов требуют знания особенностей процессов переноса заряда в магнитных жидкостях, установления типа носителей тока и механизмов электропроводности в таких системах, что указывает на актуальность исследований в этом направлении. Рассмотрение электрокинетических процессов, происходящих в обычных (немагнитных) коллоидных системах, достаточно полно проведено в работах Духина С.С., Дерягина Б.В. и Шилова В.Н. Однако, теоретическая разработка механизмов этих процессов в основном проведена для коллоидных систем, представляющих растворы слабопроводящих частиц в электролите. Вместе с тем, наиболее распространенные магнитные жидкости представляют собой дисперсию магнетита в углеводородной среде (керосине, минеральных и кремнийорганических маслах), что позволяет
сталлографической анизотропией К =-1,07 -10 Дж-м при температуре
293 К, удельная проводимость ст = 2 • 104 См • м'1.
Длина молекулы цис-изомера олеиновой кислоты, вычисленная по её структурной химической формуле СНз(СН2)7СН=СУ(СН2)7СООН, составляет
1,5 нм. За эффективную длину обычно берут 2 нм. Плотность олеиновой кислоты при 293 К равна ро = 895 кг/м"3 [56].
В настоящей работе исследовались магнитные жидкости одного определенного состава: коллоидный раствор магнетита в углеводородной среде -керосине, стабилизированный олеиновой кислотой. Выбор этого типа магнитной жидкости в качестве объекта исследования обусловлен её высокой макроскопической однородностью и стабильностью в течение длительного времени. В отношении агрегативной устойчивости и магнитных свойств именно жидкость типа "магнетит в керосине" близка к оптимуму [56]. Важным преимуществом её является также простота технологии изготовления и доступность исходных материалов. Поэтому магнетитовые коллоиды широко используются в прикладных целях. Исходные образцы магнитной жидкости были получены из Краснодарского НИПИ Газпереработка.
Для исследований в данной работе в качестве исходного был использован образец магнитной жидкости с объемной концентрацией магнетита ф = 11,7 % (намагниченность насыщения Мм =54кА/м). Как показали наблюдения в оптический микроскоп, исследуемый образец оставался однородным в интервале температур (297 - 363 К). Для изменения концентрации дисперсной фазы производилось разбавление магнитной жидкости авиационным керосином ТС1 (рк =810кг/м^ ), кроме того в некоторых случаях объемное содержание магнетита повышалось путем выпаривания жидкости носителя в сушильном шкафу при температуре 50°С. Плотность образцов магнитной жидкости определялась методом гидростатического взвешивания в них эталонного цилиндра известного объема с помощью торсионных весов и вычислялась по формуле: