где v – вектор линейной скорости элементарного объема магнитной жидкости.

В отсутствие магнитного поля с той же угловой скоростью вращаются и МЧ. Магнитное поле ориентирует МЧ за счет взаимодействия с их магнитными моментами, что затрудняет свободное вращение частиц и уменьшает их угловую скорость. Разность угловых скоростей МЧ и элементарного объема дисперсионной среды приводит к возникновению внутреннего трения между ними, что увеличивает коэффициент динамической вязкости магнитной жидкости η. Максимальному значению η соответствует состояние, при котором направление v и направление магнитного поля Н перпендикулярны друг другу. При этом магнитные моменты МЧ ориентированы в направлении поля, а сами частицы не вращаются.

Относительное изменение η при воздействии магнитного поля в МЖ меньше, чем в МРЖ. Возможность изменять η в широких пределах позволяет использовать МРЖ в демпферной и амортизационной технике, а также при шлифовании и полировании твердых материалов.

§ 6.3. Виды магнитных и магнитореологических жидкостей

МЖ состоят из трех основных компонентов: жидкой основы (дисперсионной среды), МЧ (дисперсной фазы) и ПАВ. Компоненты МЖ взаимосвязаны, их выбор и соотношение между ними определяются требованиями, предъявляемыми к устройству, в котором она используется. Дисперсная фаза представляет собой частицы ферромагнитных металлов (Fe, Co, Ni) или оксидных ферримагнетиков – как магнитомягких (Fe3O4, γ-Fe2O3, CrО2, MnxZn1–xFe2O4 и др.), так и магнитотвердых (СоFe2O4, BaFe12O19 и др.).

Большинство промышленно производимых МЖ содержат оксидные МЧ. В зависимости от конкретного применения МЖ в качестве жидкой основы используются жидкие углеводороды, кремнийорганические и фторорганические соединения, вода.

МЖ на углеводородной основе. Одной из первых полученных магнитных жидкостей был коллоидный раствор частиц магнетита в

201

керосине (смесь легких углеводородов). В качестве ПАВ использовалась олеиновая кислота.

Для решения ряда технических задач используются магнитные жидкости на основе трансформаторных, конденсаторных, турбинных или вакуумных масел. Масла с низкой упругостью пара (например, вакуумные) используются в вакуумных герметизаторах* для предотвращения загрязнения вакуумируемого объема. В газовых и противопылевых герметизаторах применяют МЖ, имеющие высокую намагниченность (это необходимо для разделения газонаполненных объемов, находящихся под разным давлением) и соответственно малую вязкость.

Использование масел с высокой вязкостью снижает намагниченность насыщения МЖ**.

МЖ на масляной основе используются в качестве смазки вращающихся металлических деталей. Использование МЖ вместо обычной смазки снижает трение между деталями (уменьшает износ), обеспечивает непрерывную подачу смазки в узел с трущимися деталями (расход МЖ, удерживаемой магнитным полем, минимален).

МЖ на кремнийорганической основе имеют наибольшую рабо-

чую температуру Tраб и не теряют работоспособности при контакте с агрессивными средами. Такими МЖ, с низким давлением насыщенных паров, герметизируют подвижные узлы вакуумных систем. МЖ на полифенилметилсилоксане имеет намагниченность насыщения, не уступающую МЖ на масляной основе (40 кА/м).

МЖ на фторорганической основе. Фторорганические соедине-

ния не смешиваются с маслами, водой и водорастворимыми жидкостями, что позволяет использовать их в качестве дисперсионной среды МЖ, применяемых при разделении жидких сред. Химическая инертность фторорганических соединений позволяет использовать МЖ на их основе для разделения и уплотнения объемов с химически

*Герметизаторы – устройства, при помощи которых производится разделение объемов, содержащих различные по составу и давлению газы и жидкости (в том числе – агрессивные).

**В МЖ с частицами магнетита использование вместо керосина масел с высокой вязкостью снижает намагниченность насыщения с 100 кА/м до 40…50 кА/м.

202