b> 5 O 12 ), а також перехідні метали, високодисперсних залізо, нікель, кобальт. Дисперсні частинки, внаслідок малості їх розмірів (близько 100 Е), знаходяться в інтенсивному броунівському русі, що забезпечує седиментаційну стійкість магнітних колоїдів. Для агрегативной стійкості дисперсних систем з магнітними частинками необхідно, щоб зближення частинок викликало появу сил відштовхування між ними. Це досягається шляхом введення в МЖ певної кількості стабілізатора - поверхнево-активні речовини (ПАР). Утворений на поверхні частинок молекулами ПАР адсорбційний шар створює структурно-механічний бар'єр, перешкоджає укрупненню часток через їх злипання. Зазвичай в якості ПАР використовують речовини, що складаються з полярних органічних молекул, будова яких характеризується наявністю короткої функціональної групи (лужний, кислотної тощо) і довгою хвостовою ланцюжка (вуглеводневої, Фторуглеродние і ін.) Як правило, в якості класичного стабілізатора для магнітних рідин використовується олеїнова кислота.
Магнітні властивості магнітних рідин визначаються об'ємним вмістом твердої фази, яке може досягати 25 відсотків. Намагніченість насичення таких концентрованих МЖ досягає 100 кА/м в магнітних полях напруженістю 10 5 А/м при збереженні плинності. Магнітна сприйнятливість мж на кілька порядків більше, ніж у однорідних парамагнітних рідин і може досягати значення 10 2 . Її величина залежить від розміру часток і їх об'ємної концентрації. Тим не менш, збільшення розмірів часток обмежено можливістю злипання частинок внаслідок їх великого магнітного моменту або порушення умови однодоменних. Тому в стійких магнітних колоїдах зазвичай розмір часток не перевищує 100 - 150 Є. Найбільш поширеною магнітною рідиною є мж на основі керосину з дисперсними магнетитовими частинками і олеїнової кислоти як стабілізатора.
Уперше методика отримання стабілізованого колоїдного розчину магнетиту була запропонована в Наприкінці 30-х років Елмор [1, 2]. Останнім часом такі рідини отримують методом конденсації при осадженні магнетиту лугом з водних розчинів солей двох-і тривалентного заліза. Детальний опис більшості подібних методик наведено в роботі [3]. У результаті отримують магнітні рідини, в'язкість яких при намагніченості насичення 50 - 60 кА/м може бути порівнянна з в'язкістю води. Полідісперсность магнетитових часток, отриманих описаним способом, визначається колоколообразной функцією розподілу часток по розмірами з шириною розподілу порядку середнього розміру частинок (близько 10 нм). Як приклад на малюнках +1 і 2 представлені електронні фотографії частинок двох зразків МЖ [4], з яких видно, що дисперсні частинки мають форму, близьку до сферичної.
В
Малюнок 1. Малюнок 2. p> Електронні фотокартка частинок МЖ
На малюнках 3 і 4 для цих же зразків приведені нормовані гістограми розподілу частинок за розмірами з шириною класового інтервалу 1,2 нм, отримані під час аналізу мікрофотографій на основі декількох (п'яти) тисячі вимірювань.
В
Малюнок 3. Малюнок 4. p> Розподіл часток по розмірами (F - відносне число часток діаметром d) в мж
У настільки малих частинках при збереженні в них мимовільної намагніченості зростає ймовірність теплових флуктуацій магнітного моменту частинки [5]. У результаті цього з'являється можливість обертання магнітного моменту відносно твердої матриці. Вперше на цей тип обертання магнітного моменту було зазначено Л. Нееля [6], а такі частки отримали назву "суперпарамагнітні" [7]. Час неелевской релаксації магнітного моменту визначається виразом [8]:
(1.1)
де Пѓ = K ефф V / kT - константа сумарною анізотропії, V - об'єм частинки, П„ 0 = 10 - 9 с. p> У рідкому середовищі можлива також обертальна дифузія самих частинок. У цьому випадку може проявитися броунівський механізм релаксації магнітного моменту. Переважання того чи іншого механізму релаксації визначається співвідношенням часів релаксації Нееля П„ N і обертальної дифузії П„ D = 3 VО· / kT , де О· - в'язкість дисперсійного середовища.
Основним засобом управління магнітними рідинами є магнітне поле. Наприклад, за допомогою впливу на них неоднорідного магнітного поля можна досягти об'ємних пондеромоторних сил на кілька порядків перевищують силу тяжіння. Ці сили використовуються в магніторідинні сепараторах, датчиках прискорень і т.д. Внаслідок можливості локалізації МЖ полем було розроблено магніторідинні ущільнення, керовані мастильні матеріали, магніточутливі рідини для дефектоскопії і т.п. На практиці застосовуються найрізноманітніші магнітні рідини, серед яких слід особливо виділити мж на основі мінеральних масел і кремнійорганічних середовищ. В'язкість таких магнітних р...
