Александр Геннадьевич Беседин, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Alexander G. Besedin, Сand. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor of the Department of Nanotechnology, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Шабанова Ирина Александровна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры нанотехнологий, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Irina A. Shabanova, Сand. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor of the Department of Nanotechnology, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Антон Олегович Танцюра, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры электроснабжения
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Anton O. Tantsyura, Dr. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor of the Department of Power Supply
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Александр Сергеевич Чекаданов, научный сотрудник Регионального центра нанотехнологий
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Alexander S. Chekadanov, Researcher of the Regional Center for Nanotechnology
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Анастасия Михайловна Стороженко, кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник Регионального центра нанотехнологий
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Anastasiya M. Storozhenko, Сand. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Senior Researcher of the Regional Center for Nanotechnology
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Цель исследования. Динамика вращения масс жидкости, изучение равновесных форм вращающихся жидких тел и их неравновесных состояний традиционно привлекает внимание исследователей. Центральной проблемой настоящей работы является экспериментальное исследование ротационного эффекта в магнитной жидкости. За счет пространственной ориентации наночастиц магнетита под действием внешнего вращающегося магнитного поля макроскопическая капсула с образцом приобретает вращательный момент, величина которого зависит от множества параметров. Обсуждается зависимость ротационного эффекта от частоты и амплитуды внешнего вращающегося магнитного поля, а также от концентрации и вязкости образца магнитной жидкости.
Методы. Объектом исследования являются магнитные жидкости APG 942 и APG 2135, изготовленные на заводе Ferrotec Corporation (Япония), и их производные, полученные путем смешивания с жидкостями додекан и дуразин.
Экспериментальные данные получены на установке, представляющей собой торсионный маятник, находящийся во вращающемся магнитном поле. Исследуемые образцы заливаются в сферическую капсулу и подвешиваются на тонкой упругой нити. Размещенная под образцом веб-камера регистрирует угол поворота сферы относительно положения равновесия.
Результаты. В результате экспериментальных исследований получен массив данных по зависимости величины ротационного эффекта в магнитной жидкости от амплитуды и частоты внешнего магнитного поля. Обсуждается влияние на ротационный эффект концентрации, магнитных характеристик и вязкости образцов магнитной жидкости. Предлагается агрегационная модель ротационного эффекта, описывающая экспериментальные данные с точки зрения образования и разрушения агрегатов и кластеров из магнитных наночастиц.
Заключение. Результаты работы позволяют анализировать магнитные дисперсные системы с точки зрения их строения и внутренней структуры и могут быть использованы при разработке устройств, основанных на воздействии переменных магнитных полей на магнитную жидкость.
Purpose. The dynamics of the rotation of liquid masses, the study of the equilibrium shapes of rotating liquids and their nonequilibrium states have traditionally attracted the researchers’ attention. The key problem of this work is the experimental study of the rotational effect in magnetic fluids. A macroscopic capsule filled with magnetic fluid acquires a rotational moment because of spatial orientation of magnetite nanoparticles under the action of an external rotating magnetic field. The magnitude of this effect depends on many parameters. We discuss how it depends on the frequency and amplitude of the external rotating magnetic field, as well as on the concentration and viscosity of the magnetic fluid.
Methods. Our research object is magnetic fluids APG 942 and APG 2135, produced at the Ferrotec Corporation (Japan), and their derivants obtained by mixing with dodecane and durazin. Magnetic nanoparticles are from magnetite, dispersion medium is synthetic hydrocarbon oil.
The experimental data were obtained using a torsion pendulum in a rotating magnetic field. A spherical capsule was filled with the samples and suspended on a thin elastic thread. A webcam placed under the capsule registered the angle of its rotation relative to the equilibrium position. Taking into account the elastic coefficient of the thread, we plotted the dependences of the rotational moment of the sample on the parameters of the external rotating magnetic field.
Results. The result of our experimental research is the dependences of the rotational effect in a magnetic fluid on the amplitude and frequency of the external magnetic field. The influence of the concentration, magnetic characteristics and viscosity of magnetic fluid samples on the rotational effect is also discussed. We suggest the aggregation model of the rotational effect, which describes the experimental data from the point of view of the formation and destruction of aggregates and clusters of magnetic nanoparticles.
Conclusion. The research results allow analyzing the structure of magnetic dispersed systems. It can be used in the development of devices based on the action of alternating magnetic fields on a magnetic fluid.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.