fizika_referat

Магнитные жидкости и полученные на их основе композиционные материалы нашли широкое применение при контроле полей рассеяния магнитных головок и магнитных лент в приборо­строении, при заполнении многоступенчатых магнитожидкостных уплотнений в машиностроении, в качестве рабочей среды в трансформаторах высокого напряжения с масляной системой охлаждения. При этом, ряд научных и прикладных проблем магнитных коллоидов связан с исследованиями равновесных форм ограниченных объёмов (макро- и микрокапель) таких сред при воздействии на них как стационарных, так и изменяющихся во времени и пространстве электрических и магнитных полей. Особый интерес представляют ис­следования вращающихся объёмов магнитных жидкостей в электрическом и магнитном полях. Некоторые эффекты, наблюдающиеся в магнитных коллоидах, непосредственно связаны с нали­чием в них микрокапельных образований, с более высокой концентрацией магнитной дисперсной фазы. Это привело к необходимости искусственного создания магнитных жидкостей с хорошо развитой микрокапельной структурой, а также магнитных эмульсий, в которых магнитная жидкость может играть роли как дисперсной фазы, так и дисперсионной среды. Специалистами Ставропольского государственного университета под руководством профессора В. В. Чеканова (Ю. И. Диканский, В. М. Кожевников и возглавляемые ими коллективы) были детально изучены подобные явления.

Практическая ценность таких работ заключается в том, что обнаруженные особенности изменения формы вращающейся капли магнитной жидкости в электрическом и магнитном полях могут быть использованы для прогнозирования работоспособности устройств и установок, в которых используются ограниченные объёмы магнитной жидкости. Исследования электрических и магнитных свойств эмульсий, синтезированных на основе магнитных жидкостей, могут служить основой для совершенствования методов магнитной дефектоскопии, контроля работы различ­ного рода устройств, в которых под влиянием внешних сил может происходить эмульгирование используемой магнитной жидкости, а также при создании элементов с управляемыми с помощью магнитного поля электрическими параметрами.

Большой интерес представляет создание магнитного аэрозоля электростатическим методом и управление движением аэрозольных частиц внешними электрическим и магнитным полями. Эта проблема нашла своё отражение в работах Ставропольской школы. Практическая значимость результатов заключалась в том, что было предложено устройство для бесконтактного определения электростатической безопасности объектов, обеспечивающее пожаро-взрывобезопасность, и исключающее поражение человека электрическим током.

Магнитные жидкости и их составляющие (дисперсная магнитная фаза) могут быть использованы как основной материал в процессах гетерогенного катализа. Катализаторами, как известно, принято называть вещества, которые изменяют скорость химических реакций, однако сами при этом не меняются. На самом деле в ходе многочисленных элементарных процессов, составляющих в сумме химическую реакцию, катализатор претерпевает сложнейшие изменения и превращается в одно или несколько других веществ, однако в результате заключительного процесса он принимает первоначальную форму.

Существует много веществ, способных инициировать химические реакции, но для получения заданного продукта были необходимы определённые условия, причём одно из них состояло в том, что реагирующие вещества должны были обязательно контактировать. Для ускорения химических реакций увеличивали поверхность контакта реагентов. Наиболее простой и быстрый способ – возможно более тонкое измельчение веществ, поскольку при одном и том же количестве вещества меньшему диаметру его частиц соответствовала большая площадь поверхности. Этот фактор надо было учитывать при использовании катализаторов. Магнитные частицы металлов и ферритов, полученные рассмотренными выше способами, имеют субмикронные размеры и, в силу своей малости, образуют колоссальную площадь контакта. Если эти частицы перевести в псевдоожижженное состояние, а ещё лучше – создать устойчивую во времени дисперсию, то подобный «жидкий» катализатор помог бы решить много технологических проблем. Очень часто в промышленности сталкиваются с проблемой потери катализатора из технологической цепи в результате различного рода механических потоков, давления газов или вымывания контактирующей жидкостью. В данном случае, когда в качестве катализатора выступают дисперсные магнитные частицы, их постоянное присутствие в реакционной массе можно контролировать воздействием магнитного поля, одновременно заставляя перемешиваться в этом поле всю контактную массу. Академик Ю. Д. Третьяков в своих работах неоднократно указывал на возможность использования дисперсных магнитных материалов в каталитических процессах на примере металлов, сплавов, ферритов и манганитов. Причём, если использовать магнитомягкий магнетит, то его каталитическая активность будет достаточно хорошей, а вот способность к окислению составляющего его двухвалентного железа приведёт к быстрой потере устойчивости в жёстких условиях катализа. Частичная или полная замена ионов двухвалентного железа ионами других металлов (например, марганца, никеля, кобальта, цинка, магния или кальция), приводящая к образованию ферритов по типу магнетита со структурой обращённой шпинели, придала бы большую каталитическую устойчивость такого рода материалам. Кроме того, из многих работ известно, что различного рода добавки подобных ионов отражаются и на свойствах самого феррита. Изменяя состав феррита, мы можем изменять температуру, при которой полученное вещество из магнитного состояния переходит в немагнитное состояние, то есть просто понизить температуру магнитофазового перехода (точку Кюри). Это перспективный путь к контролируемому в магнитном поле управлению каталитическими процессами в технических и медико-биологических исследованиях.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЖ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Перемещения МЖ с помощью магнитного поля или удержание ^ее в нужном месте машины или механизма необходимы в различных областях машиностроения.

Впервые МЖ стали применять в магнитожидкостных уплотнениях (МЖУ). Преимущество этих устройств — возможность реализо­вать режим гидродинамической смазки в рабочем зазоре уплотнения с надежной герметизацией зазора. Для создания магнитного поля удобно использовать постоянные магниты. При этом размеры устройства невелики, детали не изнашиваются, а критический перепад давлений определяется числом полюсных зубцов уплотнения по длине вала. Характерный для МЖУ перепад давлений 0,05...0,15 МПа.

Космонавтика — одна из первых отраслей современного машиностроения, в которой МЖУ широко применяли как в России, так и рубежом. В современном космическом аппарате МЖУ можно устанавливать во многих подвижных сопряжениях, так как они требуют источников питания, выделяют незначительное количество теплоты и надежно герметизируют движущиеся элементы аппарата в статическом и динамическом режимах.

В авиационной технике МЖУ используют в навигационном оборудовании для защиты приборных подшипников от попадания продуктов изнашивания и загрязнений.

Еще одна область применения МЖУ — герметизаторы электрических машин со сверхпроводящими обмотками, в которых охлаждения используют жидкий гелий.

Наиболее перспективно использование МЖУ в компьютерной технике. Магнитные накопители информации на твердых диска это прецизионные узлы, для которых должно быть исключено попадание загрязнений в зазор между головкой и диском. МЖУ позволяет надежно герметизировать рабочий объем накопителя. Поскольку накопители на твердых дисках — элемент персональных компьютеров почти всех типов, применение МЖУ расширяется с ростом использования персональных компьютеров в технике.

Нелинейная взаимосвязь вязкости с реологическими характеру тиками МЖ позволяет широко использовать их в демпфирующих устройствах для исключения нежелательных колебаний. Применение магнитожидкостных демпферов, обладающих малым объемом высокой эффективностью рассеяния энергии, оправдано в прецизионных приводах с шаговыми двигателями, точных приборах и др.

Перспективно использование МЖ в приборостроении в качестве рабочего тела различных датчиков при измерении углов наклона, ускорения и др. Простота и надежность таких датчиков обусловили их широкое применение в средствах транспорта, строительных машинах и других устройствах.

В заключение следует отметить расширение использования МЖ в современной технике. Это связано с ужесточением требований к герметизации и экологической чистоте промышленных установок, тенденцией к использованию их в экстремальных условиях (вакуум, коррозионные среды и др.).

Министерство образования и науки Российской Федерации

Пензенский Государственный Университет Архитектуры и Строительства

Институт Экономики и Менеджмента

Кафедра «Физика»

Реферат на тему: «Магнитные жидкости, их применение в технике».

Выполнила: ст.Невметулина М. М.

гр. ЭУС-12

Принял: Голобоков С. В.

Пенза – 2011