Ряполов Петр Алексеевич, кандидат физикоматематических наук, доцент, декан естественно-научного факультета
ул. 50 лет Октября, 94, г. Курск, 305040
Petr A. Ryapolov, Сand. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Dean of the Faculty of Science
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Соколов Евгений Александрович, аспирант кафедры нанотехнологий, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября, 94, г. Курск, 305040
Evgeny A. Sokolov, Post-Graduate Student of the Department of Nanotechnology, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Цель. Изучить динамику немагнитных газовых пузырьков и капель в магнитной жидкости в неоднородном магнитном поле.
Методы. Эксперименты проведены на установках, разработанных на основе известных методов и оборудования для магнитных измерений и изготовленных самостоятельно. В качестве измерительных систем использованы современные цифровые скоростные системы видеофиксации изображения с высоким разрешением. Исследуются образцы магнетитовой магнитной жидкости с олеиновой кислотой в роли ПАВ и керосином в качестве жидкости-носителя.
Результаты. Экспериментально рассмотрено два варианта исследования левитирующего немагнитного объема в магнитной жидкости: при бесконтактном манипулировании в измерительной ячейке с магнитной жидкостью с помощью неоднородного магнитного поля, создаваемого кольцевым постоянным магнитом, в результате чего от него отделялись и всплывали немагнитные капли или газовые пузырьки, а также при инжекции немагнитной фазы шприцевым насосом через капилляр, конец которого располагался в «области магнитного вакуума» неоднородного магнитного поля.
Заключение. В рамках теоретической интерпретации показано, что определяющую роль в формировании левитирующего немагнитного объема играют конфигурация неоднородного магнитного поля и свойства магнитожидкостной системы. Экспериментально продемонстрировано, что размеры немагнитных включений, всплывающих в магнитожидкостной системе в неоднородном магнитном поле, не зависят от расхода и гидростатического давления, при этом возможно управление размерами немагнитных жидких и газообразных включений с помощью изменения параметров магнитных жидкостей и магнитного поля, что может найти применение в качестве микродозаторов или газовых счетчиков в микрофлюидных системах.
Purpose. The aim of the work is to study the dynamics of non-magnetic gas bubbles and droplets in a magnetic liquid in an inhomogeneous magnetic field
Methods. The experiments were carried out on installations developed on the basis of known methods and equipment for magnetic measurements and manufactured independently). Modern digital high-speed video recording systems with high resolution are used as measuring systems. Samples of magnetite magnetic fluid, oleic acid as a surfactant, and kerosene as a carrier fluid are studied.
Results. Two options for studying a levitating nonmagnetic volume in a magnetic fluid are experimentally considered: with contactless manipulation in a measuring cell with a magnetic fluid using an inhomogeneous magnetic field created by an annular permanent magnet, as a result of which nonmagnetic drops or gas bubbles separated from it and floated up, as well as during injection non-magnetic phase with a syringe pump through a capillary, the end of which was located in the "magnetic vacuum region" of a non-uniform magnetic field.
Conclusion. Within the framework of the theoretical interpretation, it is shown that the configuration of the inhomogeneous magnetic field and the properties of the magnetofluid system play a decisive role in the formation of a levitating nonmagnetic volume. It has been experimentally demonstrated that the sizes of non-magnetic inclusions floating up in a magnetic-fluid system in an inhomogeneous magnetic field do not depend on the flow rate and hydrostatic pressure, while it is possible to control the size of non-magnetic liquid and gaseous inclusions by changing the parameters of magnetic fluids and the magnetic field, which can be used in as micro-batchers or gas meters in microfluidic systems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.