Эффекты взаимодействия тонких слоев магнитных коллоидных наносистем с магнитным и электрическим полями

• Автор: Мкртчян, Левон Спартакович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Общие сведения о магнитных коллоидных наносистемах
1.2. Неустойчивость свободной поверхности магнитной коллоидной наносистемы во внешнем магнитном поле
1.3. Капиллярные электростатические неустойчивости капель и слоев жидкости
1.4. Электрические свойства композиционных сред на основе магнитных жидкостей
Глава 2. Неустойчивость и распад тонких слоев магнитных коллоидных наносистем в перпендикулярном магнитном поле
2.1. Неустойчивость и распад тонких слоев магнитных коллоидных наносистем на немагнитной подложке
2.2. Неустойчивость и распад тонких слоев магнитных коллоидных наносистем на намагничивающейся подложке
2.2.1. Экспериментальные исследования и их результаты
2.2.2. Обсуждение результатов
Глава 3. Неустойчивость и распад тонких слоев магнитных коллоидных наносистем в наклонном магнитном поле
3.1. Экспериментальное исследование неустойчивости тонких слоев магнитных коллоидных наносистем в наклонном магнитном поле
3.2. Теоретический анализ неустойчивости поверхности магнитной жидкости во внешнем магнитном поле
3.3. Дифракционные решетки на основе тонких слоев магнитной жидкости
Глава 4. Капиллярная электростатическая неустойчивость и

электрические свойства тонких слоев магнитных коллоидных наносистем в магнитном и электрическом полях
4.1. Электрокапиллярная неустойчивость тонкого слоя магнитной жидкости в магнитном и электрическом полях
4.1.1. Экспериментальные исследования и их результаты
4.1.2. Анализ и обсуждение результатов
4.2. Электрические свойства тонкого слоя магнитной жидкости с графитовым наполнителем в магнитном поле
4.2.1. Экспериментальные исследования и их результаты
4.2.2. Обсуждение полученных результатов
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Магнитные коллоидные наносистемы (магнитные жидкости, феррожидкости, ферроколлоиды), представляющие собой взвесь однодоменных ферро- и ферримагнитных наночастиц в жидкости-носителе, синтезированные в середине 60-х годов прошлого века, являются уникальными физическими средами, сочетающими в себе свойства текучести и способности приобретать довольно большую намагниченность во внешнем магнитном поле. Магнитные жидкости до настоящего времени остаются объектом, привлекающим широкий интерес исследователей, в особенности в области явлений, связанных с взаимодействием электромагнитного поля со средой. Это объясняется как возможностью практического применения магнитных жидкостей в технике и медицине, так и возникновением целого ряда фундаментальных проблем физического, физико-химического и гидродинамического характера. К ним относятся проблемы описания новых физических и гидродинамических явлений, возникающих в магнитных жидкостях под воздействием магнитного и электрического полей.
Одним из проявлений особых свойств магнитной жидкости являются процессы неустойчивости ее свободной поверхности во внешних магнитном и электрическом полях. К настоящему времени имеется достаточно большое число экспериментальных и теоретических работ, посвященных изучению магнитостатической и электрокапиллярной неустойчивости свободной поверхности, а также слоев и капель магнитных коллоидных наносистем, однако многие проблемы остаются открытыми
К ним, в частности, можно отнести особенности поведения тонких (толщиной менее 50 мкм) слоев магнитных жидкостей при их взаимодействии с магнитным и электрическим полями, а также особенности электрических свойств тонких слоев композиционных сред, созданных на их основе. Наиболее важным аспектом исследований при этом являются процессы неустойчивости и распада тонких слоев магнитных жидкостей, их трансформация в

равновесной поверхности капли с учетом влияния на нее гравитационного, электростатического полей и взаимодействия собственного заряда капли с внешним электростатическим полем в области значений заряда капли и напряженности электростатического поля, далеких от критических, весьма близка к вытянутой сфероидальной.
В работе [75] показано, что зависимость характерного времени развития неустойчивости капли от ее вязкости описывается растущей линейной функцией.
Неустойчивость плоской поверхности проводящей жидкости в перпендикулярном к ней однородном постоянном электрическом поле Е носит название неустойчивости Тонкса-Френкеля по именам исследователей, определивших критические условия ее реализации, имеющие вид качественно аналогичный (2):
имеет размерность длины и разделяет характерные линейные масштабы гравитационных (происходящих при определяющем влиянии сил тяжести) и капиллярных (происходящих при определяющем влиянии сил поверхностного натяжения) движений жидкости. При реализации неустойчивости Тонкса-Френкеля, когда давление постоянного однородного электрического поля на свободную поверхность жидкости превысит критическое значение, определяемое условием (1.3.3), случайные возмущения равновесной плоской свободной поверхности начинают расти со временем по экспоненциальному закону. В итоге на свободной поверхности жидкости образуется множество выступов, с вершин которых начинается сброс избыточного заряда, индуцированного полем на свободной поверхности жидкости. Сброс заряда, как и в упомянутых выше ситуациях,
4/Т£0СГ
(1.3.3)

капиллярная постоянная жидкости [62]. Величина а