Эффекты взаимодействия капель магнитной жидкости с электрическим и магнитным полями

• Автор: Беджанян, Марита Альбертовна
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 131 с. : ил

Содержание

Введение

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Общие сведения о магнитных коллоидах

1.2 Поведение капли магнитной жидкости во внешних полях

1.3 Получение и исследование эмульсий магнитной жидкости

Глава 2 Динамика формы капли магнитной жидкости в

магнитном и электрическом полях

2.1. Объект исследований

2.2. Методика исследования динамики формы капли МЖ во внешних полях

2.3 Динамика формы капли МЖ во вращающемся магнитном поле 4
2.4 Динамика формы капли МЖ ео вращающемся магнитном и стационарном электрическом полях
2 .5 Динамика формы капли магнитной жидкости во
вращающемся и стационарном магнитных полях
Глава 3. Магнитные эмульсии и их макроскопические свойства
3.1 Эмульсии на основе магнитной жидкостей
3.2 Экспериментальные установки и методики исследования свойств магнитных эмульсий
3.3. Магнитные свойства магнитных эмульсий
3.4 Свойства эмульсий с магнитной жидкостью в качестве дисперсионной среды
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Магнитные жидкости - мелкодисперсные коллоиды ферро- и ферримагне тиков к настоящему времени хорошо изучены. Многолетний повышенный интерес к магнитным жидкостям и синтезированным на их основе разнообразным средам со стороны теоретиков и экспериментаторов, перспектива их широкого применения привели к тому, что наука о них выделилась в самостоятельную область. Об этом говорит все возрастающее количество научных школ и публикаций по этой теме. Магнитные жидкости и синтезированные на их основе среды нашли широкое применение при контроле полей рассеяния магнитных головок и
магнитных лент в приборостроении, при заполнении многоступенчатых магнитожидкостных уплотнений в машиностроении, для очистки загрязненных нефтью водоемов, при направленной транспортировке лекарств в медицине и других областях. При этом, ряд научных и прикладных проблем магнитных коллоидов связан с исследованиями равновесных форм ограниченных объемов (макро- и микрокапель) таких сред при воздействии на них как стационарных, так и
изменяющихся во времени и в пространстве электрических и
магнитных полей. Особый интерес представляют исследования вращающихся объемов магнитных жидкостей в электрическом и
магнитном полях, в связи с перспективами моделирования на основе их результатов форм вращающихся небесных тел. Некоторые эффекты, наблюдающиеся в магнитных коллоидах и их приложение, непосредственно связаны с наличием в них микрокапель ных образований, с более высокой концентрацией магнитной дисперсной фазы. Это привело к необходимости искусственного создания магнитных жидкостей с хорошо развитой микрокапельной структурой, а также непосредственно магнитных эмульсий, в которых магнитная

жидкость может играть как роль диспергированной фазы, так и дисперсионной среда. Несмотря на перспективность применения таких сред, их физические свойства к настоящему времени изучены недостаточно. Таким образом, в настоящее время актуальными являются исследования динамики формы отдельно взятой капли магнитной жидкости, устойчивости и ее потере при воздействии на нее вращающихся и стационарных магнитных и электрических полей. Кроме того, несомненный интерес представляет также изучение и ансамблей капель магнитных жидкостей (магнитных эмульсий), в частности их электрических и магнитных свойств. Результаты исследований в этом направлении могут иметь как чисто научное, так и практическое значение.
Целью настоящей работы является изучение динамики и условий устойчивости формы отдельной взятой капли магнитной жидкости, вращающейся в электрическом и магнитном полях, а также исследование электрических, магнитных и структурных свойств ансамблей микрокапель магнитной жидкости - магнитных эмульсий.
Научная новизна диссертации состоит в следующем.
Впервые экспериментально исследована динамика и характер изменения формы капли магнитной жидкости, условия потери ее устойчивости во вращающемся магнитном при дополнительном воздействии стационарных электрического и магнитного полей. Установлено, что во вращающемся магнитном поле при наличии дополнительного воздействия со стороны электрического поля деформация капли с увеличением частоты поля может как увеличиваться с достижением разрыва капли, так и уменьшаться вплоть до стягивания первоначально деформированной капли в форму, близкую к сферической.
Исследованы электрические и магнитные свойства многофазных жидких намагничивающихся сред - магнитных эмульсий, связанные с
химической технологии, в том числе в условиях невесомости и пониженной гравитации, в горной и обогатительной промышленности, биологии и медицине. Эмульсии магнитных жидкостей применяются также в феррографии [97], при заполнении многоступенчатых магнитожидкостных уплотнителей [98] .
Поведение магнитных эмульсий в магнитном и электрическом полях, процессы структурирования и их влияние на магнитные и оптические свойства таких систем вызывают интерес. Подобные исследования могли бы быть полезными при теоретическом описании магнитных эмульсий на основе уравнений магнито- и электростатики, а также при создании новых устройств и совершенствовании процессов управления дисперсной фазой магнитных эмульсий в уже известных устройствах и установках.
Магнитные эмульсии являются областью исследований многих авторов, однако, как следует из анализа литературы, эта область остается недостаточно изученной, в особенности такие вопросы, как поведение магнитных эмульсий в магнитном и электрическом полях, процессы структурирования и их влияние на магнитные и оптические свойства таких систем. Малоисследованной областью остаются эмульсии, где магнитная жидкость является дисперсионной средой, а немагнитная - дисперсной фазой.
Выводы
Проведенный обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных магнитным коллоидам, поведению ограниченных объемов магнитной жидкости во внешних полях и исследованию эмульсий магнитной жидкости показал, что для изучения процессов, протекающих в реальных жидкостях, а также получения информации о