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


Вискозиметрия нанодисперсных магнитных жидкостей и смазочных масел. 1. Приборное обеспечение реологических исследований магнитных нанодисперсных жидких сред

А.Н. Болотов, О.О. Новикова

ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.044

Оригинальная статья

Аннотация: Анализ литературных источников показывает, что существующие вискозиметры не всегда и не полностью могут обеспечить комплексные исследования магнитных наножидкостей для научных и практических целей. Разработана конструкция магнитного ротационного вискозиметра, на котором исследования могут проводиться в широком диапазоне значений индукции магнитного поля. Магнитное поле в приборе направлено ортогонально напряжению сдвига и может изменяться от нуля до 1,7·105 А/м. Прибор имеет два измерительных зазора заполненных жидкостью, что повышает точность результатов исследований маловязких жидкостей. Вискозиметр позволяет измерять стандартные характеристики магнитных наножидкостей (коэффициент вязкости, пластическая вязкость, предельное напряжение сдвига и др.), а также изучать структурные особенности жидкостей при сдвиговых напряжениях. Скорость сдвига в жидкости может стабильно поддерживаться в широком диапазоне  (1÷5)·103  с-1. Вязкость исследуемых жидкостей может изменяться от 10-3 Па·с  до ≈102 Па·с. Для исследований на вискозиметре требуется небольшое количество магнитной наножидкости объемом около 3,5 см3. Математическое описание процесса ламинарного течения жидкости в кольцевом зазоре вискозиметра позволило оптимизировать его геометрические размеры и получить формулы для расчета коэффициента вязкости, напряжения сдвига и скорости сдвига, используя экспериментальные данные.

Ключевые слова: магнитная наножидкость, реология, коаксиальный вискозиметр, напряжение сдвига, скорость сдвига, коэффициент вязкости, магнитное поле, внешнее и внутреннее трение

  • 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. Вискозиметрия нанодисперсных магнитных жидкостей и смазочных масел. 1. Приборное обеспечение реологических исследований магнитных нанодисперсных жидких сред / А.Н. Болотов, О.О. Новикова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 44-55. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.044.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Фертман, В.Е. Магнитные жидкости: Справочное пособие / В.Е. Фертман. – Минск: Высшая школа, 1988. – 184 с.
2. Болотов, А.Н. Магнитные силоксановые наножидкости адаптированные для условий граничного трения / А.Н. Болотов, О.О. Новикова, В.В. Новиков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 546-556. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.546.
3. 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. – 2020. – Вып. 12. – С. 557-570. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.557.
4. 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.
5. Белкин, И.М. Ротационные приборы: Измерение вязкости и физ.-механ. характеристик материалов / И.М. Белкин, Г.В. Виноградов, А.И. Леонов; под ред. Г.В. Виноградова. – М.: Машиностроение, 1968. – 272 с.
6. Шрамм, Г. Основы практической реологии и реометрии / Г. Шрамм; пер. с англ. И.А. Лавыгина; под ред. В.Г. Куличихина. – М.: КолосС, 2003. – 311 c.
7. Колчанов, Н.В. Вязкость магнитных жидкостей при различных концентрациях коллоидных частиц и температурах / Н.В. Колчанов, Е.В. Колесниченко // Вестник Пермского университета. Физика. – 2017. – № 4 (38). – С. 37-44. DOI: 10.17072/1994-3598-2017-4-37-44.
8. Patel, R. Viscosity measurements of a ferrofluid: comparison with various hydrodynamic equations / R. Patel, R.V. Upadhyay, R.V. Mehta // Journal of Colloid and Interface Science. – 2003. – V. 263. – I. 2. – P. 661-664. DOI: 10.1016/S0021-9797(03)00325-4.
9. Allebrandi, S.M. Capillary rheometer for magnetic fluids / S.M. Allebrandi, R.A.J. van Ostayen, S.G.E. Lampaert // Journal of Micromechanics and Microengineering. – 2020. – V. 30. – № 1. – Art. № 015002. – 14 p. DOI: 10.1088/1361-6439/ab3f4c.
10. Сизов, А.П. Разработка конструкции вискозиметра для исследования магнитных жидкостей / А.П. Сизов, О.Ю. Балашов, Е.В. Сергеев // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2012. – № 6. – С. 37-40.
11. Laun, H.M. Rheometry on magnetorheological (MR) fluids / H.M. Laun, C. Kormann, N. Willenbacher // Rheola Acta. – 1996. – V. 35. – I. 5. – P. 417-432. DOI: 10.1007/BF00368993.
12. Пат. 2416089, Российская Федерация МПК G01N 11/16. Способ определения вязкости магнитной жидкости или магнитного коллоида / Емельянов С.Г., Полунин В.М., Кобелев Н.С., Ряполов П.А., Шабанова И.А.: заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет». – № 2010112571/28; заявл. 31.03.2010; опубл. 10.04.2011, Бюл. № 10. – 6 с.
13. Bacri, J.-C. Ferrofluid viscometer / J.-C. Bacri, J. Dumas, D. Gorse, R. Perzynski, D. Salin // Journal de Physique Lettres. – 1985. – V. 46. – № 24. – P. 1199-1205. DOI: 10.1051/jphyslet:0198500460240119900.
14. Пашнин, С.В. Измерение динамической вязкости непрозрачной жидкости методом Стокса / С.В. Пашнин, Е.Э. Суходоев // Евразийское Научное Объединение. – 2019. – № 6-2 (52).– C. 98-101.
15. Wang, S. Magnetoviscous properties of 3 4 Fe O silicon oil based ferrofluid / S. Wang, C. Yang, X. Bian / Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2012. – V. 324. – I. 20. – P. 3361-3365. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.05.055.
16. Pat. US 8,132.445 B2, United States. Rheometer / Laun M., Pfister J., Lochtman R., Oetter G., Gabriel C.: assignee BASF SE, Ludwigshafen (DE), current assignee Anton Paar GmbH. – № WO2008/022960; Prior Publication Data Feb. 10, 2011; Date of Patent Mar. 13, 2012. – 8 p.
17. Полунин, В.М. Вязкость магнитной жидкости при колебаниях в сильном магнитном поле / В.М. Полунин, П.А. Ряполов, А.И. Жакин, Е.В. Шельдешова // Акустический журнал. – 2019. – Т. 65. – № 4. – С. 477-483. DOI: 10.1134/S0320791919040142.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒