Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Мобильный магнитометр для экспресс – теста намагниченности насыщения магнитных наножидкостей

А.Н. Болотов, О.О. Новикова

ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.557

Оригинальная статья

Аннотация: Работа направлена на создание магнитометрического прибора для точного определения намагниченности насыщения магнитных наножидкостей и подобных по свойствам функциональных дисперсных материалов. В основе прибора лежит магнитометрический метод с холловскими преобразователями индукции, усовершенствованный с учетом особенностей физико-механических свойств жидкостей. Измерительная магнитная система прибора построена таким образом, чтобы с помощью постоянных магнитов можно было создавать однородное намагничивающее поле величиной до (2 ÷ 4) · 105 А/м в рабочем зазоре, где установлена кювета с изучаемой магнитной наножидкостью. Под кюветой с магнитной наножидкостью в среднем ее сечении располагается преобразователь Холла, который служит для измерения напряженности намагничивающего магнитного поля. Второй преобразователь Холла, предназначенный для измерения индукции магнитного поля в веществе, установлен в канавке прямоугольного сечения и располагается по центру магнитной наножидкости в кювете. Относительная ошибка измерения намагниченности на приборе не превышала 2 % для магнитных наножидкостей с намагниченностью в диапазоне от 10 кА/м до 50 кА/м. Созданный прибор может использоваться для экспресс – измерений в лабораторных и промышленных условиях и не требует специальных профессиональных навыков. Показано, что аддитивная составляющая инструментальной погрешности измерений зависит от значений остаточного напряжения (ЭДС неэквипотенциальности), побочных гальваномагнитных эффектов и термо-ЭДС измерительного преобразователя. Мультипликативная составляющая связана с временной и температурной нестабильностью коэффициента преобразования и тока или напряжения питания. Методическая погрешность магнитометра вызвана тем, что для измерений индукции магнитного поля используется не полностью замкнутая магнитная цепь. Показано, что по своим метрологическим параметрам прибор отвечает международным стандартам на магнитные измерения магнитомягких материалов. Прибор позволил определить намагниченность коллоидных систем в магнитных полях начала парапроцессов, индивидуальную намагниченность наночастиц дисперсной фазы, агрегативную устойчивость коллоидов в магнитных и гравитационных полях, оценить размеры сольватной оболочки наночастиц.

Ключевые слова: магнитная наножидкость, намагниченность насыщения, преобразователи Холла, магнитная система, погрешность измерений, численное моделирование

  • Болотов Александр Николаевич – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой прикладной физики ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
  • Новикова Ольга Олеговна – к.т.н., доцент, доцент кафедры прикладной физики ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

Ссылка на статью:

Болотов, А.Н. Мобильный магнитометр для экспресс – теста намагниченности насыщения магнитных наножидкостей / А.Н. Болотов, О.О. Новикова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 557-570. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.557.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Орлов, Д.В. Магнитные жидкости в машиностроении / Д.В. Орлов, Ю.О. Михалев, Н.К. Мышкин. – М.: Машиностроение, 1993. – 272 с.
2. Болотов, А.Н. Магнитные масла триботехнического назначения / А.Н. Болотов, В.В. Новиков, О.О. Новикова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2009. – Вып. 1. – С. 5-9.
3. Uhlmann, E. Application of magnetic fluids in tribotechnical systems / E. Uhlmann, G. Spur, N. Bayat, R. Patzwald // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2002. – V. 252. – Р. 336-340. DOI: 10.1016/S0304-8853(02)00724-2.
4. Лебедев, А.В. Дипольное взаимодействие частиц в магнитных жидкостях / А.В. Лебедев // Коллоидный журнал. – 2014. – Т. 76. – № 3. – С. 363-371.
5. Чечерников, В.И. Магнитные измерения / В.И. Чечерников. – М.: МГУ, 1969. – 388 с.
6. Болотов, А.Н. Смазочные свойства магнитных наножидкостей на основе эфиров карбоновых кислот / А.Н. Болотов, О.О. Новикова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 555-563. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.555.
7. Полунин, В.М. Акустические эффекты в магнитных жидкостях / В.М. Полунин. – М.: Физматлит, 2008. – 208 с.
8. Пат. 2402032, Российская Федерация МПК G 01R 33/12. Способ и устройство для измерения намагниченности жидкого вещества, в частности, магнитной жидкости / Перминов С.М., Перминова А.С.: заявитель и патентообладатель Ивановский государственный энергетический университет. – № 2009101546/28; заявл. 19.01.2009; опубл. 20.10.2010, Бюл. № 29. – 8 с.
9. Кассандров, О.Н. Обработка результатов наблюдений / О.Н. Кассандров, В.В. Лебедев. – М.: Наука, 1970. – 102 с.
10. Elcut. Новый подход к моделированию полей. – Режим доступа: www.url: https://elcut.ru. – 20.02.2020.
11. Материалы магнитотвердые спеченные. Марки, технические требования и методы контроля: ГОСТ 21559-76; введен 01.07.1977. – М.: Изд-во стандартов, 1978. – 15 с. ‒ Внесены изменения, опубликованные в Информационном указателе стандартов: № 12 за 1982 год, № 8 за 1987 год, № 5 за 1991 год.
12. Wereley, N.M. Magnetorheology: Advances and Applications / N.M. Wereley // In series: Smart Materials Series (Book 6). – Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry, 2014. – 410 p. DOI: 10.1039/9781849737548.
13. Ahamed, R. A state of art on magneto-rheological materials and their potential applications / R. Ahamed, S.B. Choi, M.M. Ferdaus // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. – 2018. – V. 29. – I. 10. – P. 2051-2095. DOI: 10.1177/1045389X18754350.