Изменение релаксационных спектров магнитной жидкости в подмагничивающем поле

Александр Владимирович Лебедев (Alexander V. Lebedev)

Аннотация


Измерена динамическая восприимчивость магнитной жидкости в зависимости от внешнего постоянного поля. В экспериментах использовался образец жидкости с высоким уровнем межчастичных взаимодействий, полученный путем центрифугирования. Величина внешнего подмагничивающего поля менялась в пределах от 0 до 25 кА/м. Динамическая восприимчивость измерялась мостом взаимной индуктивности в диапазоне зондирующих частот от 4.11 Гц до 81 кГц для пяти различных температур: –25, 0, 25, 50, 75°С. На диаграммах Коул–Коула полученные результаты имеют вид плавных дуг, смыкающихся в области высоких частот. При этом полученное экстраполяцией значение высокочастотной восприимчивости не зависит от температуры. С ростом поля уменьшаются как ширина дебаевской дуги на диаграмме Коул–Коула, так и высокочастотная компонента восприимчивости. При этом ширина дуги убывает быстрее. Таким образом, наблюдается парадоксальное противоречие между зависимостью высокочастотной восприимчивости от поля и ее постоянством с температурой.


Ключевые слова


магнитная жидкость; центрифугирование; подмагничивающее поле; динамическая восприимчивость; диаграмма Коул–Коула

Полный текст:

PDF

Литература


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

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

Pshenichnikov A. F., Lebedev A. V. Low-temperature susceptibility of concentrated magnetic fluids, Journal Chemical Physics, 2004, vol. 121, pp 5455–5467.

Lebedev A. V. Dipole interparticle interaction in magnetic fluids, Colloid Journal, 2014, vol. 76. N. 3. pp 334–341.

Pshenichnikov A. F., Lebedev A. V. Dynamic susceptibility of magnetic liquids, Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1989, vol. 68. no. 3, pp 498–502.

Lebedev A. V. Concentration dependence of dynamic susceptibility of magnetic fluids, Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR. Physical series, 1991, vol. 55(6), pp 1070–1072, (In Russian).

Zubarev A. Yu., Yushkov A. V. Dynamic properties of moderately concentrated magnetic liquids, Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1998, vol. 87, no 3, pp 484–493.

Raikher Yu. L., Stepanov V. I. Nonlinear susceptibilitits of superparamagnetic fine particles, Journal on Magnetism and Magnetic Materials, 1999, vol. 196–197, pp 88–90.

Zubarev A. Y. Nonlinear susceptibility and stochastic resonance in solid ferrocolloids, Colloid journal of the Russian Academy of Sciences, 1999, vol. 61, no 4, pp 467–474.

Felderhof B. U., Jones R. B. Mean field theory of the nonlinear response of an interacting dipolar system with rotational diffusion to an oscillating field, Journal of Physics: Condensed Matter, 2003, vol. 15 (23), pp 4011–4024.

Ilg P., Hess S. Nonequilibrium dynamics and magnetoviscosity of moderately concentrated magnetic liquids: a dynamic mean-field study, Zeitschrift fur Naturforschung, 2003, vol. 58(11), pp 589–600.

Dejardin P. M., Ladieu F. Nonlinear susceptibilities of interacting polar molecules in the self-consistent field approximation, The Journal of Chemical Physics, 2014, vol. 140 (3), 034506.

Burnyshev Yu. V., Pshenichnikov A.F., Rosenberg Yu. I., Gilyov V. G. Dynamics of magnetization and geology of ferrocolloids at low temperatures, Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR. Physical series, 1991, vol. 55, no 6, pp. 1064–1069.

Pshenichnikov A. F., Mekhonoshin V. V., Lebedev A. V. Magneto-granulometric analizis of concentrated ferrocolloids, Journal on Magnetism and Magnetic Materials, 1996, vol. 161, pp. 94–102.

Ivanov A. O., Kuznetsova O. B. Magnetic properties of dense ferrofluids: an influence of interparticle correlations, Physical Review E, 2001, vol. 64, 414051.

Ivanov A. O., Kuznetsova O. B. Magnetogranulometric analysis of ferrocolloids: second-order modified mean field theory, Colloid Journal, 2006, vol. 68, no 4, pp 430–440.

Ivanov A. O., Kantorovich S. S., Reznikov E. N., Holm C., Pshenichnikov A. F., Lebedev A. V., Chremos A., Camp P. J., Magnetic properties of polydisperse ferrofluids: A critical comparison between experiment, theory, and computer simulation, Physical Review E, 2007, vol. 75, 061405.

Ivanov A. O., Elfimova E. A., Low-temperature magnetic susceptibility of concentrated ferrofluids: The influence of polydispersity, Journal on Magnetism and Magnetic Materials 2015, vol. 374, pp. 327.

Pshenichnikov A. F., Shurubor I. Yu. Effect of temperature on the separation of polydisperse magnetic fluids, Magnetohydrodynamics, 1998, vol. 24, no 4, pp 417–420.

Ivanov A. S. Temperature dependence of the magneto-controllable first-order phase transition in dilute magnetic fluids, Journal on Magnetism and Magnetic Materials, 2017, vol. 441, pp 620–627.

Hayes C. F. Observation of association in a ferromagnetic colloid, Journal Colloid and Interface Sciences, 1975, vol. 52, pp. 239.

Peterson S. A., Krueger A. A. Reversible, field induced agglomeration in magnetic colloids, Journal Colloid and Interface Science, 1977, vol. 62, pp. 24.

Pshenichnikov A. F., Shurubor I. Yu. Stratification of magnetic fluids: conditions of formation and magnetic properties of drop-like aggregates, Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR. Physical series. 1987, vol. 51, pp. 40 (In Russian).

Bacri J.-C., Perzynski R., Salin D., Cabuil V., Massart R. Phase diagram of an ionic magnetic colloid: Experimental study of the effect of ionic strength, Journal Colloid and Interface Sciences, 1989, vol. 132, pp. 43.

Ivanov A. S., Pshenichnikov A. F. Vortex flows induced by drop-like aggregate drift in magnetic fluids, Physics of Fluids, 2014, vol. 26, 012002.

Wei D., Patey G. N. Orientational order in simple dipolar liquids: computer simulation of a ferroelectric nematic phase, Physical Review Letters, 1992, vol. 68, 2043.

Weis J.-J., Levesque D., Zarragoicoechea G. J. Orientational order in simple dipolar liquid-crystal models, Physical Review Letters, 1992, vol. 69, 913.

Groh B., Dietrich S. Inhomogeneous magnetization in dipolar ferromagnetic liquids, Physical Review E, 1998, vol. 57, pp 4535.

Morozov K. I. Long-range order of dipolar fluids, The Journal of Chemical Physics, 2003, vol. 119, no 24, pp 13024–13032.

Ivanov A. O. Spontaneous ferromagnetic ordering in magnetic fluids, Physical Review E, 2003, vol. 68(1), 011503.

Weis J.-J. The ferroelectric transition of dipolar hard spheres, The Journal of Chemical Physics, 2005, vol. 123, 044503.

Martsenyuk M. A, Raikher Yu. L, Shliomis M. I. On the kinetics of magnetization of suspensions of ferromagnetic particles, Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1974, vol. 38, No 2, pp. 413–416.

Gribanov N. M., Bibik E. E., Buzunov O. V., Naumov V. N. Physico-chemical regularities of obtaining highly dispersed magnetite by the method of chemical condensation, Journal on Magnetism and Magnetic Materials, 1990, vol. 85, pp 7–10.

Pshenichnikov A. F., Lebedev A. V., Radionov A. V., Efremov D. V. A magnetic fluid for operation in strong gradient fields, Colloid Jour-nal, 2015, vol. 77, no 2, pp. 196–201, DOI: 10.1134/S1061933X15020155.

Pshenichnikov A. F. A mutual-inductance bridge for analysis of magnetic fluids, Instruments and Experimental Techniques, 2007, vol. 50, no 4, pp. 509–514. DOI: 10.1134/ S0020441207040136.




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2019-2-08-15

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.

Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (специальности: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы; 01.04.07 - Физика конденсированного состояния).

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).