Вязкоупругие свойства феррожидкостей с кластерными частицами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Кластерные (многоядерные) магнитные жидкости вызывают значительный интерес исследователей и практиков, поскольку они очень перспективны для различных технических и биомедицинских приложений. Эти жидкости состоят из кластеров (кластерных частиц), в свою очередь, состоящих из ферромагнитных наночастиц, скрепленных полимерной оболочкой. Типичный размер кластера варьируется от десятков до нескольких сотен нанометров, тогда как размеры отдельных однодоменных феррочастиц, из которых они состоят, варьируются в пределах от 5 до 12 нм. Реологические явления в таких жидкостях (сильный магнитореологический эффект, медленная вязкоупругая релаксация) определяются объединением кластерных частиц, под действием внешнего магнитного поля, в гетерогенные структуры и агрегаты, динамикой и разрушением этих агрегатов в макроскопическом деформационном течении. В работе предлагается теоретическая модель вязкоупругих эффектов в кластерных магнитных жидкостях, основанная на представлении об объединении композитных частиц в линейные цепочечные агрегаты. Теоретические результаты по порядку величины соответствуют экспериментам.

Об авторах

Д. Н. Чириков

Уральский федеральный университет имени первого президента
России Б.Н. Ельцина

Email: cloud28021985@gmail.com
Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

А. Ю. Зубарев

Уральский федеральный университет имени первого президента
России Б.Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: cloud28021985@gmail.com
Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Список литературы

  1. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. М.: Мир, 1989. 357 с.
  2. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости // УФН. 1974. Т. 112, вып. 3. С. 427–458.
  3. Блум Э.Я., Майоров М.М., Цеберс А.О. Магнитные жидкости, Рига: Зинатне, 1989. 386 с.
  4. Odenbach S. Magnetoviscous Effect in Ferrofluids. Springer, 2002.
  5. Odenbach S. Ferrofluids, Magnetically Controllable Fluids and Their Applications (Ed. Odenbach S.). Springer, 2020.
  6. Odenbach S. Colloidal Magnetic Fluids, Basics, Devel-opment and Application of Ferrofluids (Ed. Odenbach S.). Springer, 2009.
  7. Dutz S., Andra W., Hergt R., Muller R., Oestreich Ch., Schmidt Ch., Topfer J., Zeisberger M., Bellemann M. Influence of dextran coating on the magnetic behaviour of iron oxide nanoparticles // J. Magn. Magn. Mater. 2007. V. 311. P. 51–54.
  8. Zablotsky D., Kralj S., Kitenbergs G., Maiorov M.M. Relating magnetization, structure and rheology in ferrofluids with multi-core magnetic nanoparticles // Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. 2020. V. 278. P. 104248.
  9. Dutz S., Kettering M., Hilger I., Muller R., Zeisberger M. Magnetic multicore nanoparticles for hyperthermia-influence of particle immobilization in tumour tissue on magnetic properties // Nanotechnology. 2011. V. 22. P. 265102.
  10. Martin J.E., Anderson R.A. Chain model of electrorheology // J. Chem. Phys. 1996. V. 104. № 12. P. 4814–4827.
  11. Klinkenberger D.J., Zukoski C.F. Studies of the steady-shear behavior of electrorheological suspension // Langmuir. 1990. V. 6. P. 15–24
  12. de Gans B.-J., Hoekstra H., Mellema J. Non-linear magnetorheological behavior of an inverse ferrofluids // Faraday Discuss. 1999. V. 112. P. 209–224.
  13. Lemair E., Meuner A., Bossis G., Liu J., Felt D., Bashtovoi V., Matoussevitch N. Influence of the particles size on the rheology of magnetorheological fluids // J. Rheology. 1995. V. 39. № 5. P. 1011–1020.
  14. Jiles D. Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, Chapman & Hill, London, 1991.
  15. Bozorth R.M. Ferromagnetism, Wiley, New York, 1993.
  16. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Физматлит, 2003.
  17. Zubarev A.Yu., Iskakova L.Yu. On the theory of rheological properties of magnetic suspensions // Physica A. 2007. V. 382. P. 378–388.
  18. Borin D.Yu., Zubarev A.Yu., Chirikov D.N., Odenbach S. Stress relaxation in a ferrofluid with clustered nanoparticles // J. Phys.: Condens. Matter. 2014 V. P. 406002.
  19. Покровский В.Н. Статистическая гидромеханика разбавленных суспензий. М.: Наука, 1978. 136 с.
  20. Zubarev A.Yu., Fleisher J., Odenbach S. Towards a theory of dynamical properties of polydisperse magnetic fluids: effect of chain-like aggregates // Physica A. 2005. V. 358. P. 475–491.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2.

Скачать (52KB)
3.

Скачать (29KB)
4.

Скачать (40KB)
5.

Скачать (40KB)

© Д.Н. Чириков, А.Ю. Зубарев, 2023