МАГНИТОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ТЕПЛОЕМКОСТЬ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Аннотация
Синтезированы новые магнитные жидкости на основе наночастиц магнетита с использованием смешанного поверхностно-активного вещества (смесь олеиновой кислоты и алкенилянтарного ангидрида), которые были диспергированы в различных дисперсионных средах (первый образец в диалкилдифениле, второй образец в полиэтилсилоксане). Определены физико-химические свойства полученных магнитных жидкостей, такие как: плотность, вязкость, намагниченность насыщения, концентрация магнитной фазы, размер твердой магнитной фазы. Было отмечено, что все синтезированные магнитные жидкости устойчивы в широком диапазоне температур. Установлено, что полученные образцы магнитных жидкостей обладают типичными суперпарамагнитными свойствами. Впервые экспериментально были определены магнитокалорический эффект и удельная теплоемкость синтезированных магнитных жидкостей в интервале температур 288 – 350 К при изменении магнитного поля 0 – 1,0 Тл. Установлено, что полевые зависимости магнитокалорического эффекта имеют классический линейный вид. Определено, что температурные зависимости магнитокалорического эффекта магнитных жидкостей в магнитных полях носят экстремальный характер. Рассчитаны термодинамические параметры намагниченности магнитных жидкостей, а именно изменение энтальпии и изменение энтропии. Температурная зависимость удельной теплоемкости синтезированных образцов магнитной жидкости в нулевом магнитном поле при различных температурах (278 – 350 К) была получена на дифференциальном сканирующем калориметре и оригинальном микрокалориметре. Отмечено, что температурные зависимости теплоемкости магнитных жидкостей в магнитных полях также носят экстремальный характер. Показано, что разница в значениях теплоемкости, полученных в магнитном поле и без него, находится в пределах ошибки эксперимента. Установлено, что экстремальный характер теплоемкости отражается на температурных зависимостях магнитокалорического эффекта.
Литература
Murtaza Bohra, Sahoo S.C. Large magnetocaloric effect at Verwey point in nanocrystalline Fe3O4 thin films. J. Al-loys Compd. 2017. V. 699. P. 1118-1121. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.01.013.
Zhong J., Liu W., Jiang L., Yang M., Morais P.C. Realtime magnetic nanothermometry: The use of magnetization of magnetic nanoparticles assessed under low frequency triangle-wave magnetic fields. Rev. Sci. Instrum. 2014. V. 85. P. 094905. DOI: 10.1063/1.4896121.
Sakellari D., Mathioudaki S., Kalpaxidou Z., Simeonidis K., Angelakeris M. Exploring multifunctional potential of commercial ferrofluids by magnetic particle hyperthermia. J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 380. P. 360–364. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.10.042.
Nemala H., Thakur J. S., Naik V. M., Vaishnava P. P., Lawes G., Naik R. Investigation of magnetic properties of Fe3O4 nanoparticles using temperature dependent magnetic hyperthermia in ferrofluids. J. Appl. Phys. 2014. V. 116. P. 034309. DOI: 10.1063/1.4890456.
Pełka R., Gajewski M., Miyazaki Y., Yamashita S., Nakazawa Y., Fitta M., Pinkowicz D., Siekluck B. Magnetocaloric effect in Mn2-pyrazole-[Nb(CN)8] molecular magnet by relaxation calorimetry. J. Magn. Magn. Mater. 2016. V. 419. P. 435–441. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.06.074.
Trevizoli P., Liu Y., Tura A., Rowe A., Barbosa J. Ex-perimental assessment of the thermal–hydraulic performance of packed-sphere oscillating-flow regenerators using water. Exp. Therm Fluid Sci. 2014. V. 57. P. 324-334. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2014.06.001.
Zheng H., Shao H., Lin T., Zhao Z., Guo Z. Preparation and characterization of silicone-oil-based γ-Fe2O3 magnetic fluid. Rare Metals. 2018. V. 37. N 9. P. 803-807. DOI: 10.1007/s12598-016-0731-6.
Shankar A., Chand M., Basheed G.A., Thakur S., Pant R.P. Low temperature FMR investigations on double surfactant water based ferrofluids. J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 374. P. 696–702. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.09.038.
Pandey S., Quetz A., Aryal A., Dubenko I., Mazumdar D., Stadler S., Ali N. Magnetocaloric, thermal, and magnetotransport properties of Ni50Mn35In13.9B1.1 Heusler alloy. J. Magn. Magn. Ma-ter. 2017. V. 444. P. 98–101. DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.08.009.
Lebedev A.V. Temperature dependence of magnetic moments of nanoparticles and their dipole interaction in magnetic fluids. J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 374. P. 120–124. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.08.019.
Chena M.J., Shena H., Li X., Liu H.F. Facile synthesis of oil-soluble Fe3O4 nanoparticles based on a phase transfer mechanism. Appl. Surf. Sci. 2014. V. 307. P. 306–310. DOI: 10.1016/j.apsusc.2014.04.031.
Mousavi N.S. Susan, Khapli S.D., Kumar S. Direct observations of field-induced assemblies in magnetite ferrofluids. J. Appl. Phys. 2015. V. 117. P. 103907. DOI: 10.1063/1.4914484.
Marin C.N., Fannin P.C., Malaescu I. Time solved susceptibility spectra of magnetic fluids. J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 388. P. 45–48. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.04.010.
Zavadskii A., Zheleznov K., Ramazanova A., Balmasova O., Korolev V., Yashkova V. The influence of magnetic field and temperature on the crystallization of ultramicroscopic particles of magnetite. Dokl. Akad. Nauk. 1998. V. 3. P. 361 (in Russian).
Borin D.Y., Korolev V.V., Ramazanova A.G., Oden-bach S., Balmasova O.V., Yashkova V.I., Korolev D.V. Magnetoviscous effect in ferrofluids with different dis-persion media.
J. Magn. Magn. Mater. 2016. V. 416. P. 110-116. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.05.024.
Shinoda K., Jeyadevan B., Kasai M., Nakatani I., Oka H., Tohji K. Characterization of inherent clusters in water-based magnetite magnetic fluid. J. Magn. Magn. Mater. 2002. V. 252. P. 141–143. DOI: 10.1016/S0304-8853(02)00711-4.
Korolev V.V., Korolev D.V., Ramazanova A.G. The calorimetric method of evaluating the performance of magnetocaloric materials. J. Therm. Anal. Calorim. 2018. V. 136. P. 937-941. DOI: 10.1007/s10973-018-7704-y.
Fertman V.E. Ferrofluids. Minsk: Vyssh. Shk. 1988. 184 p. (in Russian).
Skorokhodov I.I. Physical-Chemical and Operation Properties of Polyethylsiloxanes. M.: Nauka. 1978. 253 p. (in Russian).
Vargaftik N.B. Directory of thermophysical properties of gases and liquids. M.: Nauka. 1972. 365 p. (in Russian).
Korolev V.V., Romanov A.S., Aref’ev I.M. Magnetocaloric effect and heat capacity of ferrimagnetic nanosystems: magnetitebased magnetic liquids and suspensions. Russ. J. Phys. Chem. 2006. V. 80. P. 464-466. DOI: 10.1134/S0036024406030277.
