Кривая намагничивания - зависимость намагниченности вещества М от величины внешнего магнитного поля H

Точка Кюри - температура Т_с, при достижении которой области спонтанного намагничивания (домены) распадаются, и ферромагнетики теряют свои магнитные свойства.

Функция Ланжевена в совокупности с аргументом

выражает зависимость намагниченности парамагнетика (суперпарамагнетика) М от напряженности магнитного поля Н и температуры Т:

М = n L(ξ),

где m_* - магнитный момент частицы, n – концентрация частиц.

Магнитожидкостные герметизаторы (магнито­жидкостные уплотнения) – устройства, в которых капля магнитной жидкости перекрывает зазор между валом и втулкой благодаря удерживающему действию магнитного поля, сконцентрированного в области зазора.

Магнитная левитация - следствие действия пондеромоторной силы: на немагнитные тела, находящиеся в магнитной жидкости, помещённой в магнитное поле с градиентом вдоль направления силы тяжести, действует дополнительная выталкивающая сила, которая может многократно превышать вес вытесненной жидкости.

Магнитокалорический эффект – изменение температуры магнитного вещества при его адиабатном намагничивании или размагничивании.

Магнитные жидкости (МЖ)

МЖ -коллоидные растворы различных ферро- или ферримагнитных однодоменных частиц в обычных жидкостях. МЖ обладают уникальным для жидкости сочетанием свойств – высокой текучестью, способностью намагничиваться до насыщения, эффективным взаимодействием с магнитным полем. МЖ впервые синтезированы в середине 60-х гг. 20 в., их создание – получение наночастиц твёрдого магнитного материала, диспергирование его в жидкости-носителе и придание дисперсной системе агрегативной устойчивости – является одним из достижений нанотехнологий. Намагниченность M концентрированных МЖ достигает ≈100 кА/м в магнитных полях напряжённостью H ≈80 кА/м; при этом их вязкость близка к вязкости жидкости-носителя и почти не зависит от H.

В качестве дисперсной среды обычно используют магнетит Fe₃O₄, железо, кобальт, ферриты-шпинели. Впервые коллоидный раствор магнетита в керосине, стабилизированный олеиновой кислотой, был получен Пейпеллом диспергированием в шаровых мельницах (Papell S.S., US Patent, № 3215572, 1965). Наиболее распространены МЖ на основе магнетита, диспергированного в углеводородных, кремнийорганических жидкостях и воде. Для предотвращения слипания (агрегации) под влиянием магнитного взаимодействия частицы покрываются одним или двумя мономолекулярными слоями поверхностно-активного вещества (олеиновая кислота, олеат натрия). При среднем диаметре частиц магнетита ≈10 нм их магнитный момент ≈2,5·10^–19А·м², т. е. составляет порядка 10⁴ атомных магнитных моментов. Совершая беспорядочное тепловое вращение, частицы поворачиваются на большой угол за время броуновского вращения порядка 1 мкс при вязкости жидкости-носителя 10^–2 Па·с.

Столь малые частицы удерживаются тепловым броуновским движением в объёме жидкости практически сколь угодно долго. Высокую устойчивость МЖ проявляют и в магнитных полях с сильной неоднородностью. Кривая зависимости статическогонамагничивания М (Н) МЖ имеет сходство с функцией Ланжевена, характеризующей процесс намагничивания парамагнетиков. В научной литературе за МЖ закрепилось название суперпарамагнетиков.

Численное значение начальной магнитной восприимчивости χ концентрированной МЖ (объёмная концентрация магнетита около 0,2) при комнатной температуре достигает ≈10, что в тысячи раз превышают восприимчивость обычных жидкостей. С повышением температуры Т значение χ уменьшается. При приближении Т к точкеКюри Т _C магнетика, из которого приготовлен коллоид, его спонтанная намагниченность тоже проявляет заметную зависимость от температуры.

Синтезированы и диспергированы в n-гексане два типа суперпарамагнитных наночастиц - магнетит (Fe₃O₄) и железо-платина (FePt), поверхность которых покрыта молекулами олеиновой кислоты и олеамином [66]. Для измерения магнитной восприимчивости FePt и Fe₃O₄ как функции магнитного поля и частоты был использован вибрационный магнетометр при комнатной температуре. Исследование малоугловым рентгеновским рассеянием показало полидисперсность магнитных наночастиц, средний радиус которых менее 5 нм. Снимки, полученные просвечивающей электронной микроскопией и динамическим рассеянием света, показали «больший» средний размер наночастицы Fe₃O₄, что может быть связано с наличием агрегатов и поверхностно-активного вещества.

МЖ – практически непрозрачные жидкости. Опыты на просвечивание возможны либо в случае малой толщины слоя (порядка 10 мкм), либо в случае малой концентрации (≤10^–2) при толщине слоя порядка 1 мм.

В МЖ достаточно хорошо распространяются звуковые и ультразвуковые волны. Присутствие твёрдых наночастиц обусловливает изменение плотности и сжимаемости дисперсной системы, а также появление специфического для микронеоднородной среды процесса внутреннего теплообмена. Для МЖ на основе органических и кремнийорганических жидкостей преобладающее влияние на изменение скорости оказывает фактор плотности: с увеличением плотности МЖ примерно в 2 раза скорость звука уменьшается на 15–20% по сравнению со скоростью в жидкости-носителе. Наложение магнитного поля на агрегативно устойчивые МЖ приводит к незначительным изменениям скорости распространения и коэффициента поглощения ультразвука; так, приращение скорости не превышает 1–2 м/с.

При распространении в намагниченной МЖ звуковой волны происходит возмущение магнитной индукции, которое можно зафиксировать катушкой индуктивности. В неоднородном магнитном поле, изменяющемся во времени по периодическому закону, МЖ генерирует звуковые волны. Упругая деформация осуществляется в результате действия на МЖ пондеромоторной силы, пропорциональной произведению её намагниченности на градиент магнитного поля и направленной вдоль этого градиента.

ДЕМОНСТРАЦИЯ «МЖ-ЕЛКА»

Дата добавления: 2015-06-25