В лаборатории Пермского государственного национального исследовательского университета (ПГНИУ) экспериментально зафиксировано новое физическое явление. Вместе с коллегами с кафедры общей физики молодой ученый Александр Сидоров (на снимке) обнаружил термомагнитные волны, образующиеся в наножидкостях.
— По сути, открыт новый вид движения, — прокомментировал результат работы своего питомца заведующий кафедрой общей физики ПГНИУ, доктор физико-математических наук, профессор Геннадий Путин.
Сам Г.Путин еще 30 лет назад проводил первые эксперименты по исследованию тепловой конвекции в магнитных жидкостях на кафедре общей физики Пермского университета. Тогда впервые были замечены течения в магнитной жидкости, природа которых была непонятна. В 2007 году пермские физики предложили провести теоретическую проработку этой задачи коллегам из Технологического университета Суинберн (Австралия), с которыми сотрудничают. А экспериментами занялся тогда еще студент физического факультета Александр Сидоров.
— Мы рассчитали и сконструировали новую экспериментальную установку для исследования термомагнитной конвекции, — рассказывает Александр. — Кафедра благодаря тому, что университет получил статус “национальный исследовательский”, существенно обновила оборудование учебных и научных лабораторий, приобрела новые приборы. Это позволило сделать эксперименты более точными и надежными. В ходе таких экспериментов и были обнаружены новые колебательные режимы конвекции — термомагнитные волны.
— Как проходили эти исследования?
— Мы наблюдали плоский слой магнитной жидкости. Это керосин, вода, в которую добавляются наноразмерные магнитные частицы. И с помощью внешнего магнитного поля такой наножидкостью можно управлять. В ней появляются термомагнитные волны, температура жидкости и тепловой поток начинают колебаться. Проведенные опыты показывают, что теплообмен в магнитных жидкостях может не только расти, но и убывать или меняться непредсказуемым образом при волновых течениях. В дальнейшем нам предстоит научиться управлять этим явлением и использовать его в приложениях.
Результаты этой совместной работы опубликованы в июльском номере престижного журнала Американского физического общества Physical Review E. Они оказались ценными не только с научной стороны, но и были признаны эстетичными и вошли в электронную версию журнала — сборник PRE Kaleidoscope Images.
— Какое прикладное значение имеет эта работа?
— Области применения магнитных жидкостей известны уже давно: медицина, микроэлектроника, если конкретнее — это магнитоприводы, сепараторы, уплотнители, теплообменники. Изучение свойств и поведения магнитных наножидкостей поможет сделать применение таких устройств более эффективным и простым. Разработки в этой области могут оказать существенное влияние на развитие технологий. Например, лекарства с помощью магнитной жидкости будут доставляться в определенную точку, а не воздействовать на весь организм. Это очень прогрессивное направление. Сейчас мы совершенствуем свои разработки, используя в опытах более совершенные приборы.
— Есть множество предложений во всем мире об использовании магнитных жидкостей в различных датчиках для усиления теплообмена в микросхемах, — говорит профессор Геннадий Путин. — Однако опыты, проведенные на кафедре, показали, что теплообмен в магнитных жидкостях может не только расти, но и убывать или меняться непредсказуемым образом при волновых течениях. Конвективные волны наблюдались впервые. Связанные с этим явления — новые, непонятные, важные для теории и приложений — предмет исследований теперь уже аспиранта Александра Сидорова.
За участие в перспективных исследованиях Александру назначена стипендия Правительства РФ, а недавно он выиграл конкурс “Мой первый грант” и получил на два года поддержку Российского фонда фундаментальных исследований. Название работы — “Экспериментальное исследование конвекции и теплообмена в магнитных наножидкостях”. Сейчас молодой ученый является аспирантом кафедры общей физики ПГНИУ и преподает физику школьникам.
На нижнем снимке: Так ведет себя магнитная жидкость в магнитном поле (второе и третье поле).
Ольга СЕМЧЕНКО
Фото Анатолия ПОЛУДНИЦИНА
Нет комментариев