Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия внимание широкого круга нс-:;іс:юнаіслсй привлечено к новому технологическому матерналу-магнитным жид-;осгям (МЖ), взаимодействие которых с внешним магнитным полем обусловлено и\ ильными магнитными свойствами (магнитная восприимчивость, намагниченность). .1Ж представляет собой коллоидный раствор однодоменных феррн - и ферромаг-1ШНЫХ частиц в жидкости-носителе. Для придания дисперсной системе необходимой феї ативной устойчивости магнитные частицы покрываются слоем стабилизатора.
Физические свойства магнитных жидкостей определяются свойствами основы, одержаннем дисперсной фазы, седиментационной устойчивостью дисперсных астиц.
Действие магнитного поля приводит к изменению физических свойств ілінитш.іх жидкостей, что оказывает влияние на работоспособность устройств с :рнменснисм МЖ. Поэтому для прогнозирования свойств МЖ и успешного исдрсния нового материала в промышленность являются актуальными исследования лияния магнитного поля на процессы перестройки структуры МЖ.
Акустические исследования позволяют получить информацию о структурных змененнях в магнитном коллоиде, при этом не требуется оптическая прозрачность сследуемой среды. Измерения акустических величин п различных физических словиях могут быть использованы также для разработки технологии получения МЖ заданными акустическими параметрами.
В связи с этим актуальность темы определяется необходимостью исследования пругнх свойств и структуры МЖ, се перестройки и зависимости от параметров маг-и| мої о поля, наиболее полное выяпление которых, может біхть осуществлено мето-ами молекулярной акустики. Исследование связи между акустическими свойствами сірукіу рои МЖ представляет интерес и для фишческой химии дисперсных систем, режде всею с ючкн зрения получения информации об их устойчивости, времени L'jiaKcaitiiii перестройки структуры, необратимых явлениях в структурообразованнн.
Дпсссрганнонная работа выполнена в соответствии с проектами Грантов 1993 їда (шифр 9-1-5. -J-I005) и 1996 года (шифр 95-0-5. 6-Ю) Госкомитета РФ по лешему образованию.
Целью работы является изучение физической природы механизма :рестронкн структуры относительно устойчивых концентрированных МЖ при ипслыюм воздействии магнитного поля различно!! степени неоднородности.
Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи:
- методом акустического зондирования выявить наличие медленных
схашммов перестройки структуры МЖ при длительном возаенствнн на нес
однородного магнитного поля;
- выявить.роль рефракции ультразвука в МЖ в формировании зависимости
«плитулы принятого радиоимпульса от времени;
- составить компьютерные программы для нахождения оптимального
тложения акустической ячейки в неоднородном магнитом 'поле с заданным
іаднентом, а также для обработки и анализа экспериментальных данных;
- разработать аналог и шестой ультразвуковой установки для нічерения
тг.тошения ультразвука с использованием современной элементной базы,
їеспечнвлюшей возможность акустического зондирования МЖ в маїОитном поле
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
1.Обоснование методики измерения приращения коэффициента поглощения ультразвука при постоянной базе, прошедшего намагниченную в однородном магнитном поле МЖ.
-
Экспериментальные результаты акустического зондирования концентрированных магнитных жидкостей при длительном воздействии неоднородного магнитного поля, свидетельствующие о наличии процессов медпенной перестройки структуры, и предположение об их магнитодиффузионной природе.
-
Механизм уменьшения амплитуды радиоимпульса на приемном пьезоэлементе, обусловленного рефракцией звуковой волны, в неоднородно намагниченной МЖ.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
обоснован метод измерения приращения коэффициента поглощения ультразвука в однородно намагниченной МЖ при постоянной базе;
получены результаты экспериментального исследования зависимости приращения коэффициента поглощения ультразвука, прошедшего через концентрированную МЖ. находящуюся в однородном магнитном поле, от времени;
получены результаты экспериментальных измерений относительной амплитуды радиоимпульса на приемном пьезоэлементе при длительном воздействии неоднородного магнитного поля нд МЖ;
впервые показано, что за счет рефракции звуковой волны в неоднородно намагниченной жидкости, заполняющей акустическую ячейку, возможно недиссипативнос уменьшение амплитуды принятого сигнала;
- предположение о том, что основным механизмом перестройки структуры в
исследованных магнитных жидкостях при длительном воздействии на них
неоднородного магнитного поля, является процесс медленной магнитодиффузии.
Достоверность результатов экспериментальных исследований
подтверждается сравнением с приводимыми в литературе данными других авторов, проведением измерений на эталонных образцах, расчетами погрешности, проведенных измерений, л соответствием полученных результатов известным физическим представлениям.
Практическая ценность диссертации.
Результаты исследования существенно дополняют известные представления об особенностях перестройки структуры МЖ под влиянием магнитного поля. Полученные экспериментальные данные могут быть использованы в разработке технологии приготовления магнитных жидкостей с заданными акустическими параметрами н прогнозирования работоспособности МЖ в различных устройствах.
Апробация работы.
Результаты отдельных этапов исследования докладывались на XIX Всесоюзной конференции по магнитным явлениям (Ташкент, 1991 год), юбилейных конференциях ученых КПИ (1994 год. 1995 год), на И Научно- технической конференции «Вибрационные машины н технологии» (Курск, 1995 год), научно- практической конференции «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» (Курск. 1995 год) и на Всероссийской научной конференции «Физкко-хнунческие проблемы нанотехнологий» (Ставрополь, 1997 год).
Публикации.
Результаты исследований, представленные в диссертации, опубликованы в 10 работах.
Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Объем диссертации составляет 170 страниц, содержит 23 рисунка и таблицы, 141 наименование цитируемой литературы и приложение на 22 страницах.