Формирование и динамика капель в магнитной жидкости в микроканалах в неоднородном магнитном поле кольцевого магнита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучена динамика немагнитных капель в магнитных жидкостях в микроканалах с конфигурацией «фокусировка потока» под действием неоднородного магнитного поля кольцевого магнита. Исследованы два типа многофазных систем: немагнитных эмульсий «масло в воде», «вода в масле», а также «вода в масле в воде» и магнитных прямых эмульсий, в которых магнитная жидкость использовалась в качестве непрерывной фазы. Получены зависимости размеров генерируемых немагнитных включений от скорости потока непрерывной магнитной фазы и смещения источника магнитного поля относительно разъема подачи дисперсной фазы горизонтально вдоль оси канала.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. А. Калюжная

ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»

Email: r-piter@yandex.ru
Россия, Курск

Е. А. Соколов

ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»

Email: r-piter@yandex.ru
Россия, Курск

Г. А. Жуков

ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»

Email: r-piter@yandex.ru
Россия, Курск

П. А. Ряполов

ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: r-piter@yandex.ru
Россия, Курск

Список литературы

  1. Han W., Chen X. // J. Brazil. Soc. Mech. Sci. Eng. 2021. V. 43. No. 5. P. 247.
  2. Ren K., Zhou J., Wu H. // Acc. Chem. Res. 2013. V. 46. No. 11. P. 2396.
  3. Bremond N., Bibette J. // Soft Matter. 2012. V. 8. No. 41. P. 10549.
  4. Seemann R. Brinkmann M., Pfohl T. et al. // Rep. Progr. Phys. 2011. V. 75. No. 1. Art. No. 016601.
  5. Baret J.C. // Lab on a Chip. 2012. V. 12. No. 3. P. 422.
  6. Shui L., Eijkel J.C.T., Van den Berg A. // Adv. Coll. Interface Sci. 2007. V. 133. No. 1. P. 35.
  7. Nakashima T., Shimizu M., Kukizaki M. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2000. V. 45. No. 1. P. 47.
  8. Mason T.G., Bibette J. // Langmuir. 1997. V. 13. No. 17. P. 4600.
  9. Zhao Z., Wang Z., Li G. et al. // Adv. Funct. Mater. 2021. V. 31. No. 31. Art. No. 2103339.
  10. Zhang Y., Nguyen N.T. // Lab on a Chip. 2017. V. 17. No. 6. P. 994.
  11. Розенцвейг Р.Е. Феррогидродинамика. М.: Мир. 1989. 240 c.
  12. Liang D., Ma P., Zhu C. et al. // IEC Res. 2019. V. 58. No. 41. P. 19226.
  13. Dunne P., Adachi T., Dev A.A. et al. // Nature. 2020. V. 581. No. 7806. P. 58.
  14. Toussaint R., Akselvoll J., Helgesen G. et al. // Phys. Rev. 2004. V. 69. Art. No. 011407.
  15. De Gans B., Duin N., Van den Ende D. et al. // J. Chem. Phys. 2000. V. 113. P. 2032.
  16. Bashtovoi V., Kovalev M., Reks A. // J. Magn. Magn. Mater. 2005. V. 289. P. 350.
  17. Диканский Ю.И., Закинян А.Р. // ЖТФ. 2010. Т. 80. № 8. С. 8; Dikansky Yu.I., Zakinyan A.R. // Tech. Phys. 2010. V. 55. No. 8. P. 1082.
  18. Katsikis G., Breant A., Rinberg A. et al. // Soft Matter. 2018. V. 14. No. 5. P. 681.
  19. Banerjee U., Mandal C., Jain S.K. // Proc. 46th National Conf. FMFP (Coimbatore, 2019). P. 1.
  20. Huang X., Saadat M., Bijarchi M.A. et al. // Chem. Eng. Sci. 2023. V. 270. Art. No. 118519.
  21. Соколов Е.А., Калюжная Д.А., Васильева А.О., и др. // Изв. ЮЗГУ Сер. тех. и технол. 2022. Т. 12. № 1. С. 118.
  22. Kalyuzhnaya D., Sokolov E., Vasilyeva A. et al. // Fluids. 2023. V. 8. No. 2. Art. No. 42.
  23. Ряполов П.А., Соколов Е.А., Шельдешова Е.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 3. С. 343; Ryapolov P.A., Sokolov E.A., Shel’deshova E.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 3. P. 295.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальная установка: внешний вид (а); блок-схема (б): 1 — микрофлюидное устройство, 2 — кольцевой постоянный магнит, 3,4 — шприцевой насос, 5 — цифровой микроскоп, 6 — осветитель, 7 — компьютер, 8 — мехатронный привод.

Скачать (189KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Конфигурация микрофлюидных устройств: чип для одиночных эмульсий (а): 1 — коннектор для подачи непрерывной фазы, 2 — коннектор для подачи дисперсной фазы, 3 — выходной коннектор; чип для двойных эмульсий (б): 1 — коннектор для подачи внешней фазы. Зеленым цветом выделена область магнитной левитации при нулевом положении кольцевого магнита, 2 — коннектор для подачи средней фазы, 3 — коннектор для подачи внутренней фазы, 4 — выходной коннектор.

Скачать (51KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пространственное распределение изолиний модуля напряженности неоднородного магнитного поля в Декартовой системе координат, центром которой является центр симметрии магнита: для Магнита1 (а); для Магнита2 (б).

Скачать (402KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Эмульсии в микроканалах: одиночная прямая эмульсия (а); одиночная обратная эмульсия (б); двойная эмульсия «вода/масло/вода» [22] (в).

Скачать (164KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Динамика капель минерального масла в образце магнитной жидкости МЖ-1 при различных скоростях подачи непрерывной фазы q1 под действием магнитного поля кольцевого Магнита1, находящегося в нулевом положении относительно разъема подачи дисперсной фазы в микроканал.

Скачать (143KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости объема капель масла в микрофлюидном чипе: от скорости потока магнитной жидкости МЖ-1 (а); от перемещения магнитов (б).

Скачать (54KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимости объема капель минерального масла от перемещения магнитов для образца магнитной жидкости МЖ-2.

Скачать (24KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024