Нарушение закона броуновской релаксации для частиц феррита кобальта в воде

Аннотация

В диапазоне температур 0–90°C измерена динамическая восприимчивость у трех образцов магнитной жидкости на основе частиц феррита кобальта, стабилизированных в воде двойным слоем ПАВ. Первый слой стабилизатора был образован из молекул лауриновой кислоты. Второй слой состоял из смеси лауриновой кислоты и додецилсульфата натрия. Образцы жидкости имели небольшую (около 10%) объемную долю частиц с целью уменьшить влияние межчастичных взаимодействий и исключить неньютоновость реологических свойств. Основным параметром, по которому различались образцы, была вязкость. Последняя изменялась путем добавления небольшого количества поливинилового спирта. У всех образцов в исследованном диапазоне температур частотная зависимость динамической восприимчивости имела квазидебаевский вид с выраженным максимумом для мнимой части. Величина времени релаксации намагниченности определялась по частоте максимума на мнимой части динамической восприимчивости. В результате были получены зависимости времени релаксации намагниченности от температуры. Для анализа полученных результатов были выполнены измерения вязкости образцов. Все образцы проявляли свойства ньютоновских жидкостей – величина динамической вязкости не зависела от сдвиговой скорости. Сопоставление полученных результатов по динамической восприимчивости и вязкости было произведено путем построения графиков времени релаксации как функции отношения динамической вязкости к абсолютной температуре. Полученные зависимости не укладываются на одну универсальную прямую, как это должно быть в соответствии с теорией. Реальный график выглядит как семейство трех различных кривых, расходящихся с ростом вязкости. С целью оценки влияния неелевской релаксации на результирующую восприимчивость было выполнено измерение динамической восприимчивости у замороженного образца магнитной жидкости. Полученная величина восприимчивости составила около 3% от начальной восприимчивости жидкого образца. Таким образом, несмотря на незначительный вклад неелевского механизма релаксации намагниченности в динамическую восприимчивость, объяснить полученные результаты измерений только на основе одного броуновского механизма релаксации невозможно.