В.Е. Фертман - Магнитные жидкости (1163283), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Р. Баевым, Е. И. Серегиным (1983), показало, что в диапазоне частот 1 — 5 МГц его максимальное изменение составило около 100 дБ/м. Этн же авторы обнаружили возрастание относительного коэффициента поглощения ультразвуковых волн с увеличением концентрации магнетита в магнитных жидкостях на основе воды, керосина и трансформаторного масла. Динамика поведения коэффициента поглощения ультразвука ()=2,4 МГц) в магнетитовой магнитной жидкости на основе керосина, стабилизированной олеиновой кислотой (~р=0,05), после включения неоднородного магнитного поля исследована С, П.
Дмитриевым и др. (1985). Магнитное поле направлялось параллельно распространению звуковой волны. Максимальная напряженность поля совпадала с осью ультразвукового пучка, поэтому прн включении поля образовавшиеся агрегаты втягивались в зону ультразвукового пучка, что вызывало возрастание коэффнпиента поглощения. Из анализа полученных данных следует, что коэффициент поглощения ультразвука зависит от процессов агрегатировання в магнитной жидкости.
Даже при умеренном содержании твердой фазы в магнитной жидкости, помещенной в неоднородное поле со средней величиной градиента напряженности г1 10з Аумх, возникали агрегаты, которые сохранялись и после снятия магнитного поля. В концентрированной магнитной жидкости (~р = 0,2) зависимость коэффициента поглощения от частоты оказалась неквадратичной даже при отсутствии магнитного поля: а )юз (А. Е, Лукьянов и др., 1984), что указывает на существование агрегатов в магнитной жидкости. Д. Чангом (Р. У. Спппд) и др. (1983), К. Х, Мансуровым и В.
В. Соколовым (1987) обосновано применение коэффициента поглощения для контроля качества магнитной жидкости. Скорость распространения ультразвуковых волн в магнитных жидкостях по сравнению со скоростью в жидкой основе должна понижаться в связи с увеличением плотности магнитной жидкости: с=(р8) — ыз. П. П. Прохоренко, А. Р. Баев и др.
(1981, 1983) исследовали магнитные жидкости на основе керосина (гр=Π— 0,273), трансформаторного масла (~у=Π— 0,186), воды (~р= =0 — 0,073). Они обнаружили, что скорость ультразвука и удельное акустическое сопротивление в магнитных жидкостях на углеводородных основах в интервале температур 20 — 80'С можно рассчитать по формулам, полученным из условия аддитивности в предположении, что адиабатические сжимаемости компонентов после получения магнитной жидкости сохранили свое значение.
Отличие результатов расчета по этим формулам от опытных данных не превышало 1 — 2а/д при скорости звука с) > 1О' м/с. Характер изменения скорости ультразвука в магнитной жидкости в зависимости от температуры подобен температурной зависимости скорости ультразвука в жидкой фазе. В то же время температурный коэффициент скорости 8, в керосиновых магнитных жидкостях монотонно уменьшался от — 3,8 до — 2,8 м/(с К) с ростом концентрации магнетита 0 (~р (0,27. При первоначальных измерениях (Б.
И. Пирожков, ?О. М. Пушкарев, П. В. 10ркин, 1976 и А. Д. Солодухин, В. Е. Фертман, 1977) дисперсия скорости ультразвука в разбавленных магнитных жидкостях в диапазоне частот 0,7 — 4 МГц не обнаружена. Однако в концентрированных образцах (и =0,2) такая дисперсия наблюдалась на частотах 3 — 50 МГц (А. Е, Лукьянов и др,, 1984). С увеличением концентрации твердой фазы размер возникающих в магнитной жидкости неоднородностей плотности может оказаться соизмеримым с длиной звуковой волны. Магнитное поле упорядочивает расположение агрегатов, и это должно привести к анизотропии скорости звука в магнитной жидкости. Такая анизотропия составляла ~Лс/с(-10 з в экспериментах Д. с?анги (О.
У. С?щи) и В. Айлера (%. Е. 19!ег) (1978), (Лс/с(~ ~5 10-з — в опытах ?-1. М. Игнатенко и др. (1983) и О. Е. Петрова и др. (1983). Одна из причин этого различия может заключаться в непрерывности излучения звука в первых из упомянутых экспериментов, что приводит к появлению отраженных воли и тепловым эффектам. Но даже значения (Лс/с(-5 10-а на один-два порядка пре- 97 вышают теоретические оценки анизотропии скорости звука, сделанные для магнитных жидкостей, которые не содержат агрегатов.
А. И. Липкиным (1985) получены выражения для поглощения и скорости звука в магнитной жидкости с агрегатами, учитывающие одновременно различия как в динамических, так и в термодинамических свойствах агрегатов и основы, сжимаемость обеих фаз, а также несфернчность твердых частиц, которые считались эллипсоидами вращения. В результате удалось объяснить особенности акустических свойств магнитных жидкостей главным образом динамическими эффектами. Известно, что на гиперзвуковых частотах многие жидкости обнаруживают значительное сопротивление сдвиговой деформации. При этом по механическим свойствам они приближаются к твердым телам: в них возможно распространение высокочастотных сдвиговых волн, в которых материальные элементы жидкости колеблются в произвольном направлении в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения акустической волны.
Поглощение гиперзвука (1 = 600 МГц) в магнетитовых магнитных жидкостях на основе керосина изучено Ю. С. Алехиным (1986). Температурная зависимость поглощения гиперзвука в разбавленной магнитной жидкости указывает на возросшую роль вязкостного механизма в процессах диссипации звуковой энергии. Впервые на связь между механическими и магнитными возмущениями при распространении звуковой волны в намагниченной жидкости указал И. Е. Тарапов в 19?3 г.
В. И. Якушин (19?4) показал, что распространение вязкой сдвиговой волны в магнитной жидкости сопровождается волной намагниченности, имеющей ту. же фазовую скорость. Сильное затухание сдвиговых волн на ультразвуковых частотах затруднило экспериментальное подтверждение этого эффекта. Экспериментальные исследования колебаний намагниченности, возбуждаемых продольной ультразвуковой волной, проведены В. В.
Соколовым с соавторами (1983, 1984) и В. М. Полуниным с соавторами (1983, 1984, 1986). Получены зависимости амплитуды колебаний намагниченности от напряженности намагничивающего поля при параллельном и перпендикулярном расположении вектора индукции внешнего магнитного поля и волнового вектора. Данные об обьемной вязкости магнетитовой магнитной жидкости на основе керосина (й4о=32 кА?м) получены в экспериментах В. В.
Соколова и Б. Х. Хамзаева, 98 которые проведены при давлении 0,01 — 70 МПа на часто- те 78 Мгц. С ростом давления объемная вязкость уве- личивалась слабее, чем сдвиговая. 2.9.2. Оптические свойства При прохождении пучка света через слой жидкости, содержащей твердые частицы, происходит его ослабление (экстинкпия) за счет поглощения и рассеяния света. Показатель экстинкции равен сумме показателя поглощения и показателя рассеяния, Он имеет размерность обратной длины (м ', см — '). Безразмерный коэффициент экстинкции равен сумме коэффициента поглощения н коэффициента рассеяния жидкости. Спектральными исследованиями Ю.
Н. Скибина (1981) установлено, что максимум пропускания света для магнитных жидкостей лежит в области Х=0,76 мкм. Прн уменьшении длины волны экстинкция света резко возрастала. В красной области спектра, выбранной для исследований, коэффициент экстинкции увеличивался пропорционально объемной концентрации твердой фазы. Однако наблюдаемое ослабление света оказалось выше, чем ожидалось из оценок для коллоидных частиц со средним размером 10 нм. Это связано с тем, что свет рассеивался не только частицами, но и агрегатами, эффективный размер которых составлял около 60 нм, согласно расчетам по теории Дж.
Рэлея. Как уже отмечалось, магнитное поле вызывает анизотропию свойств магнитной жидкости. Взаимодействие света и магнитной жидкости можно отнести к разделу оптики, в котором изучается взаимодействие света и ультрадисперсного вещества со структурой, изменяемой магнитным полем. Кроме того, известны магнитооптические эффекты, которые обусловлены существованием у вещества магнитного момента: одни пз них связаны с процессом прохождения света через намагниченный обРазец, а другие — с отражением света от поверхности образна. Оптическая анизотропия магнитной жидкое " дящейся в магнитном поле, вызывает анизотропию поглощения (дихронзм) и рассеяния лучей, поляризованных параллельно и перпендикулярно к магнитному полю.
Возрастание экстннкции света, направленного перпендикулярно к магнитному полю, характеризует упорядоченность агрегатов в магнитном поле (Е. Е. Бибик, И, С. Лавров, 1964). В опытах В. И, Дроздовой, Ю. Н. Скибина и Г. В. Шагровой (1986) анизотропия рассеяния в слое концентрированной магнетитовой магнитной жидкости на основе керосина толщиной О,1 мм не наблюдалась. Зато разбавление исходной жидкости чистым керосином сопровождалось появлением агрегатов размером около 1 мкм, которые вызывали анизотропное рассеяние света в магнитных полях, превышающих 800 А/м. Образование агрегатов наблюдалось также при разбавления жидкости на воде чистой основой (Б.
И. Пирожков, 1987) . Эти данные получены при условиях разбавления, отличающихся от сформулированных в 9 1.4, выполнение которых необходимо для получения качественной магнитной жидкости. Как известно, в анизотропной одноосной среде от границы распространяются две волны, которые линейно поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях (двойное лучепреломление) . Для волны, поляризация которой перпендикулярна к плоскости, проходящей через оптическую ось и направление распространения, скорость света не зависит от направления.
Такая волна получила название обыкновенной. У необыкновенной волны, поляризованной в плоскости распространения, фазовая скорость оказывается различной в зависимости от того, под каким углом к оптической осн она распространяется. Если линейно поляризованный свет проходит в нормальном направления через плоскопараллельный слой магнитной жидкости толщиной б, вдоль которого направлено магнитное поле, то наблюдаются эффекты, обусловленные различными скоростями распространения и коэффициентами поглощения двух линейно поляризованных волн: в одной из волн электрический вектор световой волны Е направлен параллельно намагниченности, а в другой — перпендикулярно. Степень эллиптической поляризации выходящего нз слоя луча определяется различными значениями коэффициентов преломления и с и ~~ обыкновенного и необыкновенного лучей.
В экспериментах Ю. П. Скибипа, В. В. Чеканова, Ю. А. Райхера (1977) на разбавленной магнитной жидкости (~р=0,02) разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами 0=2л(87%) (п1 — лс) объяснялась несферичностью частиц. Зависимость этого эффекта от магнитного поля выходила на насыщение в области 77)2 10~ А/м. Исследованная магнитная жидкость в !00 магнитном поле проявляла свойства одноосного положитечьного кристалла (пз>ль), оптическая ось которого совпадала с направлением намагниченности М. С. Такетоми (Ь. Тайе)опп) (1983) изучал двойное лучепреломление на тонких (12 и 25 мкм) слоях магнитной жидкости, в которо11 объемное содержание твердой фазы составляло 0,102 и 0,017.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
