Особенности деформации микрокапель магнитных эмульсий в магнитном поле при изменении температуры

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Поведение магнитных капель во внешних полях…………………………6
1.2. Эмульсии и некоторые их свойства. 10
1.3. Магниточувствительные эмульсии. Их создание и применение 13
1.4. Магнитные жидкости на основе глицерина, смеси глицерина и этиленгликоля 18
ГЛАВА 2. ОБЬЕКТ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 22
2.1 Объект исследования 22
2.2 Методика экспериментальных исследований деформации микрокапель магнитных эмульсий в перпендикулярном магнитном поле 23
2.3 Методика экспериментальных исследований деформации микрокапель магнитных эмульсий в параллельном магнитном поле 25
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. 28
3.1. Деформация микрокапель магнитных эмульсий в перпендикулярном магнитном поле при изменении температуры 28
3.2 Деформация микрокапель магнитных эмульсий в параллельном магнитном поле при изменении температуры.. 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 44

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность работы: В настоящее время поведение микрокапель магнитных эмульсий изучено недостаточно. В многокомпонентных жидких средах геометрия частиц дисперсной фазы имеет важное значение и обуславливает динамику и макроскопические свойства таких сред. В случае эмульсий форма диспергированных микрокапель изменятся под действием внешних силовых полей, так форма микрокапель дисперсной фазы в эмульсиях магнитных жидкостей зависит от воздействия магнитных полей и может управляться с их помощью. В данной работе будет рассмотрена динамика формы микрокапель дисперсной фазы магнитных эмульсий, обусловленная деформирующим воздействием внешних магнитных полей при изменении температуры.
В настоящей работе использовались магнитные эмульсий, которые были получены путем диспергирования однородной магнитной жидкости в масляной среде [34]. В отличие от магнитных эмульсий на водной основе, эмульсии на масляной основе можно отнести к слабо проводящим средам. Их микрокапли отличаются от микрокапель эмульсий на основе воды малым межфазном натяжением на границе капля–среда, что делает возможным их деформацию даже в небольших магнитных полях. В таких эмульсиях могут происходить структурные превращения, аналогичные с магнитными жидкостями с микрокапельными агрегатами, которые наблюдались ранее. При этом физические параметры эмульсий определяются параметрами диспергируемой магнитной жидкости и дисперсионной среды. Их измерение не представляет большой сложности. При изучении структурных превращений в таких средах в однородном магнитном поле кроме напряженности, варьировалась также температура.
Объектом исследования служили два образца магнитной эмульсии, которые представляют собой взвесь микрокапель магнитной жидкости на основе керосина в несмешивающемся с ней масле АМГ-10.
Предметом исследования является выявление особенностей поведения микрокапель этих эмульсий в магнитном поле.
Целью настоящей работы является исследование особенностей деформации микрокапель магнитных эмульсии в магнитном поле при изменении температуры.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
- Собрать установку для изучения особенностей деформации микрокапель магнитных эмульсий в перпендикулярном магнитном поле;
- Собрать установку для изучения особенностей деформации микрокапель магнитных эмульсий в параллельном магнитном поле;
- Исследовать поведение микрокапель магнитных эмульсий в перпендикулярном магнитном поле при изменении температуры;
- Исследовать поведение микрокапель магнитных эмульсий в параллельном магнитном поле при изменении температуры;
- Теоретически обосновать полученные закономерности поведения микрокапель магнитных эмульсий в магнитном поле при изменении температуры.
Перечисленные выше задачи решались при помощи экспериментальных и теоретических методов исследования. При проведении экспериментальных исследований использовались стандартные методики магнитных измерений.
Достоверность полученных результатов подтверждена корректностью использованных методик исследования, применением стандартных приборов и оборудования при проведении измерений, анализом погрешностей измерений.
Научная и практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты исследований деформации микрокапель магнитной эмульсии во внешних полях, а также влияние изменения температуры на их поведение внесли определенный вклад в развитие исследований ряда фундаментальных проблем физики жидких намагничивающихся сред.
Обнаруженные и исследованные особенности деформации микрокапель магнитных эмульсий могут найти применение при проведении лабораторных исследований, а также в некоторых отраслях производства.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Поведение магнитных капель во внешних полях

Поведение отдельных капель жидкости во внешнем электрическом поле служит традиционным объектом исследования, оно изучалось в большом количестве работ. Считается, что действие внешнего электрического поля на каплю диэлектрической жидкости взаимосвязано с увеличением свободного и связанного зарядов на ее поверхности. Так, например, в контексте подобных суждений Тейлором [1] создана теория, предсказывающая формирование конфигураций капли в виде расплющенных и удлиненных эллипсоидов вращения при влиянии постоянного однородного поля в соответствии с соотношениями диэлектрических проницаемостей и проводимостей капли и среды. В действительности было отмечено согласие с теорией в сфере малых деформаций капель. Было представлено, что капли прямой и обратной эмульсии заряжены противоположно. Эта теория была разработана на случай переменных электрических полей [2]. Изменение частоты поля в изменяющихся электрических полях могло привести к изменению отметки параметра деформации капли, частота внешнего поля во времени равнялась критической, поэтому, сколь угодно большое увеличение напряженности поля не вызывало деформации капель. Исходя из собранных экспериментальных данных была создана общая гидродинамическая теория для переменных электрических полей [3], которая при нулевой частоте заключалась в теории Тейлора. Была описана динамика процесса создания равновесной конфигурации капли, описано непосредственное движение капель прямой эмульсии после прерывания электрического поля или изменения его полярности.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бибик Е.Е., Матыгулин Б.Я., Райхер Ю.Л., Шлиомис М.И. Магнитостатические свойства коллоидов магнетита // Магнитная гидродинамика. - 1973. - N1.- с.68-72.
2. Мозговой Е.Н., Блум Э.Я. Магнитные свойства мелкодисперсных ферросуспензий, синтезированных электроконденсационным способом // Магнитная гидродинамика. - 1971. - N4.С.18-24.
3. Диканский Ю.И., Кожевников В.М., Чеканов В.В. Магнитная восприимчивость и электропроводность магнитной жидкости при наличии структурных образований // В сб.: Физические свойства магнитных жидкостей. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. - С. 28-33.
4. Гогосов В.В., Налетова В.А., Шапошникова Г.А. Гидродинамика намагничивающихся жидкостей. - ВИНИТИ, Итоги науки и техники, сер. Механика жидкости и газа. Т.16, 1981.- С.76- 208.
5. Шлиомис М.И. К гидродинамике жидкости с внутренним вращением //ЖЭТФ. - 1966. - Т.51 , вып.1. - С.258-265.
6. Hall W.F., Busenberd S.N. Viscosity of magnetic suspensions // The Journal of Chemical Physics. - 1969. - VOL.51. - N1.- P.137-144.
7. Levi A.C., Hobson R.E., Mocourt F.R. Magnetoviscosity of colloidal suspensions //Canadian Journal of colloidal physics. - 1973. - Vol.51. - N2. - P.180-194.
8. Цеберс А.О. Собственные вращения частиц в гидродинамике намагничивающихся и поляризующихся сред. Дисс. ... канд. физ-мат. наук. Рига, Институт физики АН Латв. ССР.- 1976. - 145 с.
9. Шлиомис М.И. Эффективная вязкость магнитных суспензий //ЖЭТФ. - 1971 .- Т.61, вып.6. - С.2411-2418.
10. Скибин Ю.Н., Чеканов В.В., Райхер Ю.Л. Двойное лучепреломление в ферромагнитной жидкости //ЖЭТФ. - 1977. -Т.72, вып.3.- С.949-955.
11. Майоров М.М. Экспериментальное исследование магнитной проницаемости феррожидкости в переменном магнитном поле //Магнитная гидродинамика. 1979. - N2. - С.21-26.
12. Цеберс А.О. Вязкость мелкодисперсной суспензии частиц кубической кристаллической симметрии в магнитном поле //Магнитная гидродинамика. 1973. - N3.- С.33-40.
13. Майоров М.М. Измерение вязкости феррожидкости в магнитном поле //Магнитная гидродинамика. - 1980. - N4.С.11-18.
14. Вислович А.П., Демчук С.А., Кордонский В.И., Фертман В.Е. Реологические характеристики феррожидкостей на ньютоновской основе //В кн.: Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей. - Саласпилс. - 1980.- С.97-104.
15. Бибик Е.Е. Некоторые эффекты взаимодействия частиц при течении феррожидкостей в магнитном поле //Магнитная гидродинамика. - 1973. - N3. - С.25-32.
16. Диканский Ю.И., Майоров М.М. Реологические свойства концентрированной магнитной жидкости //Магнитная гидродинамика. - 1982. - N4. - С.117-118.
17. Евдокимов В.Б. Магнитное взаимодействие суперпарамагнитных частиц // Журнал физич.химии. - 1963 .- Т.37, вып.8.С.1880-1882.
18. Евдокимов В.Б. О некоторых особенностях намагничивания системы суперпарамагнитных частиц //Журнал физич. химии. - 1963.Т.37, вып.9.- С.2128-2130.
19. Цеберс А.О. Образование и свойства крупных конгломератов магнитных частиц // Магнитная гидродинамика. - 1983. -N3.С.3-11.
20. Sano K. Theory off agglomeration of ferromagnetic particles in magnetic fluids. - J.Phys. Soc. Japan. - 1983.V.52. - N8.-P.2810-2815.
21. Морозов К.И. К теории конденсации магнитной жидкости в антиферромагнитную фазу / В кн.: Структурные свойства и гидродинамика магнитных коллоидов. - Свердловск: УНЦ АН СССР. 1986.- С.9-14.
22. Hayes Ch.F. Observation of assosiation in a ferromagnetic colloid. // Journal of Colloid and Interface Science. - 1975. - V.52.- N2.- P.239-243.
23. Цеберс А.О. К вопросу о причинах образования микрокапельных агрегатов в коллоидах ферромагнетиков // Магнитная гидродинамика. - 1987. - N3. - С.143-145.
24. Буевич Ю.А., Иванов А.О. Кинетика образования сферических агрегатов в магнитных жидкостях // Магнитная гидродинамика. - 1990. - N2. - С.33-40.
25. Drozdova V.I., Shagrova G.V. Dynamics of optical scattering on ferrofluid agglomerate magnetic drops // J. Magnetism Mag. Materials. – 1990. – V. 85. – P. 93-96.
26. Диканский Ю.И., Катранова Н.И., Темирчев Г.И. О дифракции света в агрегированной магнитной жидкости // Материалы 18-й Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. – Калинин, 1988. – С. 856-857.
27. Dikansky Yu.I., Shatsky V.P. Electrohydrodynamics of magnetic emulsions and diffraction light scattering // XV international conference on magnetic fluids. Riga, 1988. – P. 99-100.
28. Диканский Ю.И., Цеберс А.О., Шацкий В.П. Свойства магнитных эмульсий в электрическом и магнитном полях // Магнитная гидродинамика.- 1990.- N1.- С.32-38.
29. Цеберс А..О. Лабиринтные структуры магнитных жидкостей и их электростатические аналоги // Магнитная гидродинамика. – 1989. – № 2. – С. 13-20.
30. Rosensweig R.E., Zahn M., Shumovick R. Labyrinthine instability in magnetic and dielectric fluids // J. Magn. and Magn. Mater. – 1983. – Vol. 39. - № 1-2. – P. 127-132.
31. Гордеев Г.М., Матусевич Н.П., Ржевская С.П., Фертман В.Е. Электрические свойства магнитных жидкостей // Физические свойства магнитных жидкостей. – Свердловск,1983. – С. 98-102.
32. Орлов Д.В., Михалев Ю.О., Мышкин Н.К. и др. Магнитные жидкости в машиностроении// Сб. научных трудов под редакцией проф. Д.В. Орлова и В.В. Подгоркова. – М.: Машиностроение, 1993. – 272 с.
33. Дюповкин Н.И. Электропроводность магнитных жидкостей //Коллоидный журнал. – 1995. – Т. 57. - № 5. – С. 666-669.
34. Zakinyan A., Dikansky Y. // Colloids Surf. A. 2011. V. 380. P. 314.
35. Диканский Ю.И., Катранова Н.И., Темирчев Г.И.//Материалы 18-й Всесоюз. Конф. По физике магнитных явлений. - Калинин, 1988.- с.856-857.
36. Диканский Ю.И. Цеберс А.О. Концентрационные доменные структуры в тонких слоях магнитной жидкости и дифракция света // Магнитная гидродинамика. – 1990. -№2.- с. 47- 53 .
37. Диканский Ю.И., Катранова Н.И., Темирчев Г.И.//Материалы 18-й Всесоюз. Конф. По физике магнитных явлений.- Калинин, 1988.- с.856-857.
38. Диканский Ю.И. Цеберс А.О. Концентрационные доменные структуры в тонких слоях магнитной жидкости и дифракция света // Магнитная гидродинамика. – 1990. -№2.- с. 47- 53 .
39. Диканский Ю.И., Бондаренко Е.Н., Рубачева В.И. Дифракция света на структурных образованиях в магнитной жидкости. //Материалы 13-го Рижского совещания по магнитной гидродинамике.- Рига.- 1990.- Т.3.- с.15-16
40. Цеберс А.О. К вопросу об образовании коллоидными ферромагнетиками периодических структур в плоских слоях.// Магнитная гидродинамика.- 1986.- №4.- с.132-135.
41. Цеберс А.О. Пространственные структуры ферроколлоидов в плоских слоях.// Магнитная гидродинамика.- 1988.- №2.- С.57-62.
42. Bacri J. C., Salin D. Optical scattering of ferrofluid agglomerates // J. Physique (Lettres.) – 1882 - T.43 - P. 771 -777.
43. Zakinyan A., Dikansky Y. // Colloids Surf. A. - 2011. - V. 380. - P. 314.

Весь текст будет доступен после покупки