Динамическая восприимчивость магнитной жидкости: амплитудная зависимость на звуковых частотах

Михаил Андреевич Косков (Mikhail Koskov), Александр Фёдорович Пшеничников (Alexander Pshenichnikov)

Аннотация


Экспериментально исследована диссипация энергии в магнитной жидкости, помещённой в переменное магнитное поле звуковой частоты. Цель работы – получение информации об амплитудной зависимости динамической восприимчивости и границах применимости простейшего (линейного) релаксационного уравнения для намагниченности. Использованы два независимых метода: прямое измерение динамической восприимчивости мостом взаимной индуктивности в слабом зондирующем поле и измерение тепловыделения в магнитной жидкости при повышенных амплитудах магнитного поля. В последнем случае применялась известная формула, связывающая мощность тепловыделения с мнимой частью динамической восприимчивости, непосредственно вытекающая из линейного релаксационного уравнения. Сопоставление результатов, полученных разными методами, показало систематическое расхождение между двумя сериями опытов, которое объясняется существованием в магнитной жидкости многочастичных кластеров (агрегатов) с некомпенсированными магнитными моментами. На частотах порядка 104 Гц броуновский механизм релаксации магнитных моментов заблокирован из-за больших размеров агрегатов (wtB ≫ 1). Кроме того, при малых амплитудах зондирующего поля неелевский механизм релаксации также заблокирован вследствие большой энергии межчастичных взаимодействий внутри агрегата и появления высоких потенциальных барьеров. Ситуация изменяется с ростом амплитуды поля, когда энергия взаимодействия агрегированных частиц с внешним полем становится сравнимой с высотой потенциального барьера. Агрегаты «включаются» в процесс перемагничивания, увеличивая динамическую восприимчивость и диссипацию энергии в магнитной жидкости.


Ключевые слова


магнитная жидкость; диссипация энергии; переменное магнитное поле; динамическая восприимчивость; магнитные измерения

Полный текст:

PDF

Литература


Shliomis M. I. Magnetic fluids. Soviet Physics Uspekhi, 1974,. vol. 17, pp. 153–169.

Blums E. Ya., Maiorov M. M., Cebers A. O. Magnetic fluids. Walter de Gruyter, Berlin, 1997.

Starodubtsev Yu. N. Magneto soft materials. En-cyclopedic dictionary-reference. Moscow: Technosphere, 2011. 664 p.

Rosensweig R. E. Ferrohydrodynamics. Cambridge University Press, Cambridge, 1985.

Rosensweig R. E. Heating magnetic fluid with alternating magnetic field. Journal of magnetism and magnetic materials. 2002. vol. 252, pp. 370–374.

Lakhtina E. V., Pshenichnikov A. F. Dispersion of magnetic susceptibility and the microstructure of magnetic fluid. Colloid Journal. 2006. vol. 68, no. 3, pp. 294–303.

Pshenichnikov A. F., Lebedev A. V., Radionov A. V., Efremov D. V. A magnetic fluid for operation in strong gradient fields. Colloid Journal, 2015, vol. 77, no. 2, pp. 196–201.

Pshenichnikov A. F., Lebedev A. V. Magnetic susceptibility of concentrated ferrocolloids. Colloid Journal, 2005, vol. 67, no. 2, pp. 189–200.

Ivanov A. O., Kuznetsova O. B. Magnetic properties of dense ferrofluids: an influence of interparticle correlations. Physical Review E, 2001, vol. 64, no. 4, pp. 401–405.

Pshenichnikov A. F. A mutual-inductance bridge for analysis of magnetic fluids. Instruments and Experimental Techniques, 2007, vol. 50, no. 4, pp. 509–514.

Ivanov A. O., Kantorovich S. S., Zverev V. S., et al. Temperature-dependent dynamic correlations in suspensions of magnetic nanoparticles in a broad range of concentrations: combined experimental and theoretical study. Physical Chemistry Chemical Physics. 2016, vol. 18, pp. 18342–18352.

Brusnetsov N. A., Shevelev A. A., Brusnetsova T. N., et al. Magneto-liquid regional induction hyperthermia of sarcoma. Chemical-pharmaceutical magazine. 2002. vol. 36. Issue. 3 pp. 8–10 (In Russian).

Mikhailov G. A., Vasilieva O. S. Technology of the future: the use of magnetic particles in oncology. Bulletin of the RAMS. 2008, vol. 131. no. 3, pp. 18–22 (In Russian).

Pershina A. G., Sazonov A. E., Milto I. V. The use of magnetic nanoparticles in biomedicine. Bulletin of Siberian Medicine, 2008, no. 2, pp. 70–77 (In Russian).

Yavorsky B. M., Detlaf A. A., Lebedev A. K. Handbook on physics for engineers and university students. Moscow: Mir and Education Publishers, 2006. 1056 p. (In Russian).

Chow T. S. Viscoelasticity of concentrated dispersions. Physical Review E, 1994, vol. 50, p. 1274.




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2018-4-12-18

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


ISSN: 1994-3598

Адрес издателя и учредителя: ПГНИУ, ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охраны культурного наследия. Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66788 от 08 августа 2016 г.

Научное издание

© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2019

Лицензия Creative Commons Материалы журнала публикуются по лицензии Creative Commons - Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).