scienceitНаука. Инновации. ТехнологииScience. Innovations. Technologies2308-4758North-Caucasus Federal Universityscienceit-44Research ArticleФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL AND MATHEMATICAL SCIENCESЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ МАГНИТНЫХ ЭМУЛЬСИЙ С ЦЕПОЧЕЧНОЙ МИКРОСТРУКТУРОЙ В МАГНИТНОМ ПОЛЕELECTRICAL CONDUCTIVITY OF MAGNETIC EMULSIONS WITH CHAIN MICROSTRUCTURE IN MAGNETIC FIELDЗакинянА. Р.ZakinyanA. R.zakinyan.a.r@mail.ruЗакинянА. А.ZakinyanA. A.kolesnikova.93@mail.ruСеверо-Кавказский федеральный университетРоссияNorth Caucasus Federal UniversityRussian Federation20200807202201818Copyright © Закинян А.Р., Закинян А.А., 20222022Закинян А.Р., Закинян А.А.Zakinyan A.R., Zakinyan A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/44

Введение В работе экспериментально исследуются свойства эмульсий, дисперсионная среда которых представлена магнитной жидкостью, а дисперсная фаза образована водой. Такие среды представляют собой новые функциональные материалы, свойства которых изучены не в полной мере в настоящее время. Структурообразование в данных средах может приводить к существенному изменению их макроскопических свойств. Актуальным является, в частности, изучение электрофизических свойств магнитных эмульсий. Экспериментальные исследования и их результаты: Показано, что под действием магнитного поля в эмульсии происходит образование цепочечных агрегатов из капель дисперсной фазы. Такое изменение микроструктуры эмульсии влияет на ее макроскопические свойства. Измерена удельная электрическая проводимость эмульсий, показано, что под действием относительно слабых внешних магнитных полей (~ 1 кА/м) электрофизические параметры эмульсии могут изменяться в несколько раз. Изучена зависимость удельной электрической проводимости эмульсий от величины и направления внешнего магнитного поля, а также от концентрации эмульсии. Анализ полученных результатов: Обнаруженные закономерности электропроводности эмульсии интерпретированы на основе имеющихся теоретических данных. В частности, проведено сопоставление с результатами расчетов в рамках приближения эффективной среды. Показано качественное согласие полученных экспериментальных данных с существующими моделями. Заключение: На основании проведенных исследований сделан вывод, что электропроводность синтезированных и изученных магнитных эмульсий существенно зависит от воздействия магнитного поля. Это указывает на возможность их практического применения в качестве магнитоуправляемых сред.

Introduction: The paper experimentally investigates the properties of emulsions whose dispersion medium is represented by a magnetic fuid, and the dispersed phase is formed by water. Such media are new functional materials whose properties are not fully understood at the present time. Structure formation in these media can lead to signifcant changes in their macroscopic properties. In particular, the study of the electrophysical properties of magnetic emulsions is relevant. Experimental studies and their results: It is shown that under the infuence of a magnetic feld in the emulsion, chain aggregates are formed from droplets of the dispersed phase. This change in the microstructure of the emulsion affects its macroscopic properties. The specifc electrical conductivity of emulsions was measured. It was shown that under the infuence of relatively weak external magnetic felds (~ 1 kA/m), the electrophysical parameters of the emulsion can change several times. The dependence of the specifc electrical conductivity of emulsions on the magnitude and direction of the external magnetic feld, as well as on the concentration of the emulsion, was studied. Analysis of the results obtained: The detected peculiarities of electrical conductivity of the emulsion are interpreted on the basis of available theoretical data. In particular, a comparison was made with the results of calculations within the framework of the effective medium approximation. The qualitative agreement of the obtained experimental data with the existing models is shown. Conclusion: Based on the conducted research, it is concluded that the electrical conductivity of the synthesized and studied magnetic emulsions signifcantly depends on the infuence of the magnetic feld. This indicates the possibility of their practical application as magnetically controlled media.

эмульсиямагнитная жидкостьэлектропроводностьструкгурообразова-ниемагнитное полеemulsionmagnetic fluidelectrical conductivitystructure formationmagnetic fieldReferencesRomankiw L.T. Stable emulsion and method for preparation thereof. US Patent No 3981844 // USA. 1976.Romankiw L.T. Stable emulsion and method for preparation thereof. US Patent No 3981844 // USA. 1976.Drozdova V.I., Chekanov V.V. Diffusion of ferrofluid particles in a magnetic field//Magnitnaya Gidrodinamika. 1981. Vol. 17. No. 1. P. 55-59.Drozdova V.I., Chekanov V.V. Diffusion of ferrofluid particles in a magnetic field//Magnitnaya Gidrodinamika. 1981. Vol. 17. No. 1. P. 55-59.Zhang H., Widom M. Field induced forces in colloidal particle chains//Phys. Rev. E. 1995. Vol. 51. P. 2099-2103.Zhang H., Widom M. Field induced forces in colloidal particle chains//Phys. Rev. E. 1995. Vol. 51. P. 2099-2103.Liu J., Lawrence E.M., Wu A., Ivey M.L., Flores G.A., Javier K., Richard J. Field-induced structures in ferrofluid emulsions // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 74. P. 2828-2831.Liu J., Lawrence E.M., Wu A., Ivey M.L., Flores G.A., Javier K., Richard J. Field-induced structures in ferrofluid emulsions // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 74. P. 2828-2831.Zhu Y., Haddadian E., Мои Т., Gross M., Liu J. Role of nucleation in the structure evolution of a magnetorheological fluid // Phys. Rev. E. 1996. Vol. 53. P. 1753-1759.Zhu Y., Haddadian E., Мои Т., Gross M., Liu J. Role of nucleation in the structure evolution of a magnetorheological fluid // Phys. Rev. E. 1996. Vol. 53. P. 1753-1759.Flores G.A., Liu J., Mohebi M., Jamasbi N. Magnetic-field-induced nonequilibrium structures in a ferrofluid emulsion // Phys. Rev. E. 1999. Vol. 59. P. 751-762.Flores G.A., Liu J., Mohebi M., Jamasbi N. Magnetic-field-induced nonequilibrium structures in a ferrofluid emulsion // Phys. Rev. E. 1999. Vol. 59. P. 751-762.Bibette J. Monodisperse ferrofluid emulsions // J. Magn. Magn. Mater. 1993. Vol. 122. P. 37-41.Bibette J. Monodisperse ferrofluid emulsions // J. Magn. Magn. Mater. 1993. Vol. 122. P. 37-41.Ivey M., Liu J., Zhu Y., Cutillas S. Magnetic-field-induced structural transitions in a ferrofluid emulsion // Phys. Rev. E. 2000. Vol. 63. 011403.Ivey M., Liu J., Zhu Y., Cutillas S. Magnetic-field-induced structural transitions in a ferrofluid emulsion // Phys. Rev. E. 2000. Vol. 63. 011403.Scherer C. Computer simulation of magnetorheological transition on a ferrofluid emulsion //J. Magn. Magn. Mater. 2005. Vol. 289. P. 196-198.Scherer C. Computer simulation of magnetorheological transition on a ferrofluid emulsion //J. Magn. Magn. Mater. 2005. Vol. 289. P. 196-198.Dikanskii Yu.l., Bedzhanyan M.A., Kiselev V.V. Magnetization properties of magnetic emulsions // Magnitnaya Gidrodinamika. 1995. Vol. 31. No. 1. P. 73-78.Dikanskii Yu.l., Bedzhanyan M.A., Kiselev V.V. Magnetization properties of magnetic emulsions // Magnitnaya Gidrodinamika. 1995. Vol. 31. No. 1. P. 73-78.Dikanskii Yu.l., Bedzhanyan M.A., Kiselev V.V. The electrical properties of emulsions containing a magnetic fluid as the dispersion medium//Colloid J. 2002. Vol. 64. No. 1. P. 29-32.Dikanskii Yu.l., Bedzhanyan M.A., Kiselev V.V. The electrical properties of emulsions containing a magnetic fluid as the dispersion medium//Colloid J. 2002. Vol. 64. No. 1. P. 29-32.Skjeltorp A.T. One- and two-dimensional crystallization of magnetic holes // Phys. Rev. Lett. 1983. Vol. 51. P. 2306-2309.Skjeltorp A.T. One- and two-dimensional crystallization of magnetic holes // Phys. Rev. Lett. 1983. Vol. 51. P. 2306-2309.Toussaint R., Akselvoll J., Helgesen G., Skjeltorp A.T., Flekkoy E.G. Interaction model for magnetic holes in a ferrofluid layer // Phys. Rev. E. 2004. Vol. 69. 011407.Toussaint R., Akselvoll J., Helgesen G., Skjeltorp A.T., Flekkoy E.G. Interaction model for magnetic holes in a ferrofluid layer // Phys. Rev. E. 2004. Vol. 69. 011407.Helgesen G., Svasand E., Skjeltorp AT. Nanoparticle induced self-assembly//J. Phys.: Condens. Matter. 2008. Vol. 20. 204127.Helgesen G., Svasand E., Skjeltorp AT. Nanoparticle induced self-assembly//J. Phys.: Condens. Matter. 2008. Vol. 20. 204127.Popplewell J., Rosensweig R.E. Magnetorheological fluid composites//J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. Vol. 29. P. 2297-2303.Popplewell J., Rosensweig R.E. Magnetorheological fluid composites//J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. Vol. 29. P. 2297-2303.Dikansky Yu.l., Veguera J.G., Suzdalev V.N., Smerek Yu.L. Magnetic fluids with nonmagnetic inclusions of various shapes // Mag-netohydrodynamics. 2002. Vol. 38. No. 3. P. 281-285.Dikansky Yu.l., Veguera J.G., Suzdalev V.N., Smerek Yu.L. Magnetic fluids with nonmagnetic inclusions of various shapes // Mag-netohydrodynamics. 2002. Vol. 38. No. 3. P. 281-285.Sandre O., Browaeys J., Perzynski R., Bach J.-C, Cabuil V., Rosensweig R.E. Assembly of microscopic highly magnetic droplets: Magnetic alignment versus viscous drag//Phys. Rev. E. 1999. Vol. 59. P. 1736-1746.Sandre O., Browaeys J., Perzynski R., Bach J.-C, Cabuil V., Rosensweig R.E. Assembly of microscopic highly magnetic droplets: Magnetic alignment versus viscous drag//Phys. Rev. E. 1999. Vol. 59. P. 1736-1746.Zakinyan A., Dikansky Y. Drops deformation and magnetic permeability of a ferrofluid emulsion//Colloids Surf. A. 2011. Vol. 380. P. 314-218.Zakinyan A., Dikansky Y. Drops deformation and magnetic permeability of a ferrofluid emulsion//Colloids Surf. A. 2011. Vol. 380. P. 314-218.Dikansky Y.I., Zakinyan A.R., Tyatyushkin A.N. Anisotropy of magnetic emulsions induced by magnetic and electric fields // Phys. Rev. E. 2011. Vol. 84. 031402.Dikansky Y.I., Zakinyan A.R., Tyatyushkin A.N. Anisotropy of magnetic emulsions induced by magnetic and electric fields // Phys. Rev. E. 2011. Vol. 84. 031402.Emulsion Science /Ed. by P Sherman. Academic Press: London, New York, 1968.Emulsion Science /Ed. by P Sherman. Academic Press: London, New York, 1968.Berthier S. Anisotropic effective medium theories // J. Phys. I France. 1994. Vol. 4. P. 303-318.Berthier S. Anisotropic effective medium theories // J. Phys. I France. 1994. Vol. 4. P. 303-318.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.