ВЛИЯНИЕ КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ НА ЕЕ ФОРМУ ПОВЕРХНОСТИ
Автор: Александра Сергеевна Виноградова
Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва
Рис. Формы поверхности капли МЖ на линейном проводнике с током для кривых намагничивания, полученных разными методами: измерения искажения поля (синяя линия) и вибрационным (красная линия). Здесь зафиксированы следующие параметры задачи: σ = 10 дин/см, θ = 10°, I = 30 А, r0 = 0,13 см, V = 1 мл.
Магнитные жидкости (МЖ) – это коллоидные растворы мелких (диаметром около 10 нм) ферромагнитных однодоменных частиц, покрытых слоем поверхностно-активного вещества (ПАВ), в некоторой жидкости-носителе. Частицы находятся в броуновском движении. Адсорбированный на поверхности слой ПАВ препятствует взаимной агломерации частиц благодаря стерическим силам отталкивания. Стабилизация частиц также может осуществляться за счет электростатического отталкивания ионов без использования ПАВ. В качестве жидкости-носителя используются различного типа углеводороды, вода и другие жидкости. Современные МЖ стабильны по своим свойствам, устойчивы к расслоению и соединяют в себе текучесть жидкости и способность к намагничиванию. Намагниченность насыщения МЖ может достигать 100 Гс, а магнитная восприимчивость – нескольких десятков единиц, что на порядки превышает значения этих параметров для обычных парамагнитных жидкостей.
Основное свойство МЖ – намагничиваться в приложенном магнитном поле. Зависимость равновесной намагниченности от величины магнитного поля, так называемая кривая намагничивания, является одной из важнейших характеристик МЖ. В зависимости от метода измерения значения намагниченности МЖ могут значительно отличаться.
В связи с этим, в данной работе исследовано влияние кривой намагничивания МЖ на ее форму поверхности. Для этого выбрана задача о равновесии осесимметричной капли тяжелой, несжимаемой, однородной, изотермической МЖ конечного объема на линейном проводнике с током [1]. Во-первых, в случае гидроневесомости существует аналитическое решение, описывающее форму поверхности капли. Во-вторых, неоднородное магнитное поле линейного проводника с током является касательным к поверхности МЖ, поэтому МЖ его не искажает.
В расчетах берутся параметры МЖ на силиконовом масле с магнетитовыми частицами, покрытыми олеиновой кислотой, для которой кривые намагничивания были получены разными методами: баллистическим, силовым, вибрационным, дифференциальной прогонки и измерения искажения поля. При разных значениях параметров задачи (коэффициента межфазного натяжения σ, угла смачивания θ, тока в проводнике I, радиуса проводника r0 и объема капли V) показано, как кривая намагничивания влияет на форму поверхности МЖ.
1. Vinogradova A.S., Naletova V.A., Turkov V.A., Reks A.G. Hysteresis of the shape of a finite magnetic fluid volume in axisymmetric magnetic fields // Magnetohydrodynamics. 2013. Vol. 49. № 1-2. P. 119-126.
