Свойства ферромагнитных жидкостей - Курсовая работа

С интенсивным развитием науки в последние десятилетия и стремительно ворвавшимся в научную лексику термином «нано», магнетизм наноразмерных объектов оказался едва ли не самой «горячей» наряду с фуллеренами и углеродными нанотрубками темой не только в научных журналах, но и на слуху едва ли ни у каждого человека. Магнитные наноматериалы, к которым относятся магнитные нанопорошки, молекулярные магниты, магнитные жидкости, обладают огромным потенциалом и несут в себе если не технологическую революцию, то множество важных фундаментальных открытий и перспективных технологических применений.Такое соотношение между магнетитом и поверхностно-активным веществом создавало благоприятные условия для получения мономолекулярного защитного слоя на каждой частице, средний размер которой в конечном продукте составлял около 10 нм. Ферромагнитная жидкость (от латинского ferrum - железо) - жидкость, сильно поляризующаяся в присутствии магнитного поля. Ферромагнитные жидкости представляют собой коллоидные системы, состоящие из ферромагнитных или ферримагнитных частиц нанометровых размеров, находящихся во взвешенном состоянии в несущей жидкости, в качестве которой обычно выступает органический растворитель или вода. Для обеспечения устойчивости такой жидкости ферромагнитные частицы связываются с поверхностно-активным веществом (ПАВ), образующим защитную оболочку вокруг частиц и препятствующем их слипанию изза Ван-дер-Ваальсовых или магнитных сил. Тем не менее, ПАВ в составе жидкости имеют свойство распадаться со временем (примерно несколько лет) и в конце концов частицы слипнутся, выделятся из жидкости и перестанут влиять на реакцию жидкости на магнитное поле.Наличие вокруг дисперсных частиц защитных оболочек, препятствующих необратимой коагуляции не исключает возможности объединения частиц в агрегаты, когда расстояние между ними соответствует второму минимуму энергии взаимодействия при сохранении барьера отталкивания, а также в случае малой глубины первого минимума. Де Жен и Пинкус рассмотрели коллоид, состоящий из идентичных ферромагнитных частиц, взвешенных в пассивной по отношению к магнитному полю жидкости. Для характеристики дипольного взаимодействия, приводящего к агрегированию, использован параметр, называемый константой спариванияНаиболее распространенными в жидкостях на основе керосина являются микрокапельные агрегаты. Попытка теоретического обоснования физического механизма этого процесса неоднократно предпринималась в ряде работ, среди которых следует отметить работу А.О. Вытеснительная флокуляция может иметь место, если дисперсные частицы находятся в растворе достаточно крупных молекул. В этом случае, при сближении дисперсных частиц до расстояний, меньших диаметра растворенных клубков, который играет роль своеобразной мембраны, и осмотическое давление раствора создает силу, приводящую к притяжению частиц. Действительно, возникновение микрокпельных агрегатов наблюдается в магнитных жидкостях при разбавлении их чистым ПАВ-ом или его раствором в дисперсионной среде.Большинство опубликованных работ в области магнитных жидкостей посвящены исследованию физических свойств "классических" магнитных жидкостей с магнетитовыми частицами на основе керосина, в которых при определенных условиях могут образовываться микрокапельные агрегаты. Однако, на практике, применяются в основном МЖ на вязких основах - кремнийорганических и минеральных маслах, триэтаноламине и т.п., дисперсной средой в которых является магнетит, железо и их композиции. Такие магнитные жидкости по своей структуре и более высокой вязкости существенно отличаются от жидкостей на основе керосина. Выбор дисперсионной среды обусловлен малой степенью ее испаряемости, а также стремлением предотвратить вытекание МЖ из рабочих зазоров установок и устройств. В связи с этим, такие магнитные жидкости получаются структурированными уже в процессе технологического приготовления, структурные образования в них бесформенны, часто по внешнему виду напоминают хлопья или квазитвердые слоистые образования.В магнитной жидкости с микрокапельной структурой в электрическое поле помимо сил поляризационного происхождения существенную роль играют кулоновские силы, обусловленные накоплением заряда на межфазных границах. Электрогидродинамические процессы приводят к изменению структуры магнитной жидкости, что в свою очередь оказывает влияние на магнитные и оптические свойства такой магнитной жидкости. Так, например, благодаря этим процессам в магнитной жидкости наблюдается дифракционное рассеяние света, имеющее ряд особенностей. Исследование характера электрогидродинамических неустойчивостей и рассеяния света проводилось в тонких слоях (20-40 мкм) магнитных жидкостей, заключенных между прозрачными стеклами с токопроводящим покрытием. В достаточно слабых переменных электрических полях низкой частоты (30 - 200 Гц) магнитная жидкость с микрокапельной структурой становится анизотропной.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЕРРОМАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ (ФМЖ)

1.1 Сущность и содержание понятия «ферромагнитная жидкость»

1.2 Использование ПАВОВ для создания ферромагнитной жидкости

ГЛАВА 2. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ЕЮ ЭЛЕКТРО- И МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ

2.1 Виды структурных образований в магнитных жидкостях

2.2 Магнитная жидкость с микрокапельной структурой

2.3 Квазитвердые структурные образования в магнитных жидкостях

2.4 Структурная самоорганизация магнитных жидкостей в электрическом поле

ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ (ФМЖ)

3.1 Сферы применения ферромагнитных жидкостей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА