Лебедев Александр Владимирович, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории динамики дисперсных систем
ул. Академика Королева 1, г. Пермь 614013
Aleksandr V. Lebedev, Dr. of Sci. (Physics and Mathematics), Senior Researcher at the Laboratory of Disperse Systems Dynamics
1 Academika Koroleva Str., Perm 614013
Цель работы. Выяснить, в какой степени влияет неелевский механизм релаксации намагниченности на динамическую восприимчивость магнитной жидкости на основе магнитожестких частиц феррита кобальта.
Метод исследования состоит в измерении динамической восприимчивости магнитной жидкости на основе частиц феррита кобальта, диспергированных в воде. Измерения выполнялись при помощи моста взаимной индукции. В наших экспериментах время броуновской релаксации намагниченности варьировалось путем последовательного добавления небольших количеств поливинилового спирта. При этом все остальные параметры жидкости, такие как температура, концентрация, дисперсный состав оставались постоянными.
Результаты. Измерены частотные зависимости динамической восприимчивости у четырех образцов жидкости с вязкостями 3,4; 8,3; 23 и 117 сПз при комнатной температуре. Полученные зависимости имеют квазидебаевский вид с выраженным максимумом на частотной зависимости мнимой части динамической восприимчивости. С ростом вязкости магнитной жидкости у полученных зависимостей наблюдается постепенное увеличение характерного времени релаксации намагниченности. Максимум диссипации энергии (положение максимума на мнимой части восприимчивости) смещается в сторону низких частот. При этом смещение максимума значительно опережает рост вязкости жидкости. Также непрерывно растет и относительная ширина максимума поглощения энергии.
Вывод. Наблюдаемые зависимости невозможно объяснить на основе представлений о полной вмороженности магнитных моментов частиц. Очевидно, что неелевский механизм релаксации намагниченности продолжает играть значительную роль в процессе динамического намагничивания частиц феррита кобальта. Полученные результаты могут служить основой для дальнейшего развития теории неелевской релаксации намагниченности частиц нанометровых размеров.
Purpose of the work. To find out to what extent the Neel mechanism of magnetization relaxation affects the dynamic susceptibility of a magnetic fluid based on magnetically hard particles of cobalt ferrite.
Research method consists in measuring the dynamic susceptibility of a ferrofluid based on cobalt ferrite particles dispersed in water. The measurements were carried out using a mutual induction bridge. In our experiments, the Brownian relaxation time of the magnetization was varied by successively adding small amounts of polyvinyl alcohol. At the same time, all other liquid parameters, such as temperature, concentration, and dispersion composition, remained constant.
Results. The frequency dependences of the dynamic susceptibility were measured for four liquid samples with viscosities of 3.4, 8.3, 23, and 117 cP at room temperature. The dependences obtained have a quasi-Debye form with a pronounced maximum on the frequency dependence of the imaginary part of the dynamic susceptibility. As the viscosity of the magnetic fluid increases, the dependences obtained show a gradual increase in the characteristic time of magnetization relaxation. The energy dissipation maximum (the position of the maximum on the imaginary part of the susceptibility) shifts towards low frequencies. In this case, the shift of the maximum is significantly ahead of the increase in the viscosity of the liquid. The relative width of the energy absorption maximum also grows continuously.
Conclusion. The observed dependences cannot be explained on the basis of the concepts of complete freezing-in of the magnetic moments of particles. Obviously, the Neel mechanism of magnetization relaxation continues to play a significant role in the process of dynamic magnetization of cobalt ferrite particles. The results obtained can serve as a basis for further development of the theory of Néel relaxation of the magnetization of nanosized particles.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.