Структурообразование, гидродинамика и магнитомеханика дисперсий нано- и микрочастиц ферромагнетика в жидких и вязкоупругих матрицах (коллоиды, полимерные растворы, гели)

Объект исследования представляет собой широкий класс дисперсий магнитных нано- и микроразмерных частиц в жидких, полимерных и гелевых средах: магнитные жидкости (МЖ), магнитореологические эластомеры (МАЭ), магнитоактивные полимеры, феррогели. Цель работы – получение новых фундаментальных знаний о физических свойствах и транспортных способностях мягких магнитных материалов (Soft Magnetic Matter). Исследования проведены комплексно: экспериментально, аналитически и численно. Все полученные результаты новые и позволяют: (1) управлять стрикцией МАЭ произвольной формы; (2) оценивать влияние агрегатов наночастиц на размер, форму, структурный фактор и распределение кластеров в микроферрогелях; (3) описывать магнитный отклик МЖ с произвольной (эволюционирующей) микроструктурой; (4) измерять кривые намагничивания ферроколлоидов методом дифференциальной прогонки; (5) развивать теорию водных коллоидных растворов со стабилизацией частиц двойным слоем поверхностно-активных веществ; (6) рассчитывать тепло- и массоперенос в петлевом контуре с МЖ в качестве теплоносителя; (7) осуществлять магнитную манипуляцию немагнитными телами в объеме магнитной жидкости; (8) наблюдать свободное плазменное образование с внутренним вращательным движением; (9) управлять устойчивостью свободной поверхности слоя магнитной жидкости во внешних магнитных полях. Значимость результатов определяется их фундаментальным характером: исследование транспортных свойств дисперсных сред с сильным магнитным откликом позволяет создавать системы охлаждения без механических перемешивающих насосов, системы адресной доставки лекарств внутри организма к поражённым органам, сепарации неорганических (разделение сыпучих материалов по плотности) и органических (биологических клеток) сред, создания беспроводных управляемых манипуляторов и актюаторов. Прогноз о развитии объектов исследования благоприятный: дисперсные среды обладают совокупностью сложных и малоизученных механических, магнитных, оптических и химических свойств. При этом применение магнитомягких материалов увеличивается с каждым годом – магнитоуправляемые полимерные актюаторы и транспорт лекарств, МЖ-устройства (датчики наклона, акселерометры, сепараторы), ЖК-устройства, теплообменники и т.д.