Influence of Polymerization Conditions on Magnetic Properties of a Ferrocomposite

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper is devoted to a theoretical study of the magnetic properties of an ensemble of single-domain interacting magnetic nanoparticles embedded in an immobile polymer matrix. This model is typical for the description of magnetically active polymer ferrocomposites widely used in industrial and biomedical applications. A ferrocomposite is assumed to be produced by carrier medium solidification in a ferrofluid in an external magnetic field hp at a polymerization temperature Tp; after carrier fluid solidification, the nanoparticles retain the spatial distribution and orientation of their easy magnetization axes that they had before carrier medium solidification. The contribution of interparticle dipole–dipole interactions to the static magnetization of a ferrocomposite as a function of the magnetic field strength h and polymerization field hp has been studied separately. The effects of the polymerization temperature and the size of magnetic nanoparticles on the magnetic properties of a ferrocomposite have been analyzed. The analytical expressions for the magnetization and initial magnetic susceptibility presented in the paper make it possible to predict the magnetic properties of a ferrocomposite as a function of its intrinsic characteristics and synthesis conditions, which is a theoretical basis for the production of ferrocomposites with a predetermined magnetic response in a given magnetic field.

About the authors

D. I Radushnov

Ural Federal University

Email: radushnovs@mail.ru
620000, Yekaterinburg, Russia

A. Yu Solov'eva

Ural Federal University

Email: radushnovs@mail.ru
620000, Yekaterinburg, Russia

E. A Elfimova

Ural Federal University

Author for correspondence.
Email: radushnovs@mail.ru
620000, Yekaterinburg, Russia

References

  1. T. Yoshida, N. B. Othman, T. Tsubaki et al., IEEE Trans. Magn. 48, 3788 (2012).
  2. D. Eberbeck, F. Wiekhorst, S. Wagner et al., Appl. Phys. Lett. 98, 182502 (2011).
  3. A. G. Kolhatkar, A. C. Jamison, D. Litvinov et al., Int. J. Mol. Sci. 14, 15977 (2013).
  4. L. Rodriguez-Arco, I. A. Rodriguez, V. Carriel et al., Nanoscale 8, 8138 (2016)
  5. T. I. Becker, Y. L. Raikher, O. V. Stolbov et al., Smart Mater. Struct. 26, 095035 (2017).
  6. L. A. Makarova, T. A. Nadzharyan, Yu. A. Alekhina et al., Smart Mater. Struct. 26, 095054 (2017).
  7. T. Yoshida, Y. Matsugi, N. Tsujimura et al., J. Magn. Magn. Mater. 427, 162 (2017).
  8. N. E. Kazantseva, I. S. Smolkova, V. Babayan et al., Nanomaterials 11, 3402 (2021).
  9. F. Campos, A. B. Bonhome-Espinosa, R. Carmona et al., Mater. Sci. Eng., C 118,111476 (2021).
  10. A. Sharma, D. Mangla, H. Shehnaz et al., J. Environ. Manage. 306, 114483 (2022).
  11. S. Behrens, Nanoscale 3, 877 (2011).
  12. A. Dobroserdova, M. Schu�umann, D. Borin et al., Soft Matter. 18, 496 (2022).
  13. B. Elder, R. Neupane, E. Tokita et al., Adv. Mater. 32, 1907142 (2020).
  14. G. V. Stepanov, D. Y. Borin, A. V. Bakhtiiarov et al., Phys. Sci. Rev. (2020).
  15. R. I. Baron, G. Biliuta, V. Socoliuc et al., Polymers 13, 1693 (2021).
  16. T. Krasia-Christoforou, V. Socoliuc, K. D. Knudsen et al., Nanomaterials 10, 2178 (2020).
  17. N. Y. Mikhailin, Y. M. Galperin, V. I. Kozub et al., JETP 128, 761 (2019).
  18. G. Filipcsei, I. Csetneki, A. Szil'aagyi et al., Adv. Polym. Sci. 206, 137 (2007).
  19. S. Abramchuk, E. Kramarenko, G. Stepanov et al., Polym. Adv. Technol. 18, 883 (2007).
  20. M. Deu hard, D. Eberbeck, P. Hietschold et al., PCCP 21, 14654 (2019).
  21. S. Ikhaddalene, F. Zibouche, A. Ponton et al., Period. Polytech. Chem. Eng. 65, 378 (2021).
  22. R. E. Rosensweig, Ferrohydrodynamics, Courier Corporation (2013).
  23. E. A. El mova and A. O. Ivanov, JETP 111, 146 (2010).
  24. Yu. E. Nekhoroshkova, O. A. Goldina, P. J. Camp et al., JETP 118, 442-456 (2014).
  25. A. L. Elrefai, T. Sasayama, T. Yoshida et al., IEEE Trans. Magn. 57, 9201021 (2021).
  26. D. Borin, G. Stepanov, A. Musikhin et al., EPJ ST (2022).
  27. D. Borin, Philos. Trans. R. Soc. A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 378, 0256 (2020).
  28. Yu. L. Raikher, J. Magn. Magn. Mater. 39, 11 (1983).
  29. A. Yu. Zubarev, Phys. Rev. E 98, 032610 (2018).
  30. J. Dieckho, D. Eberbeck, M. Schilling et al., J. Appl. Phys. 119, 043903 (2016).
  31. E. A. El mova, L. Y. Iskakova, A. Y. Solovyova et al., Phys. Rev. E 104, 054616 (2021).
  32. E. A. El mova, A. O. Ivanov, and P. J. Camp, Nanoscale 11, 21834 (2019).
  33. K. Enpuku and T. Yoshida, AIP Adv. 11, 125123 (2021).
  34. S. Draack, T. Viereck, F. Nording et al., J. Magn. Magn. Mater. 474, 570 (2019).
  35. P. M. D'ejardinn, J. Appl. Phys. 110, 113921 (2011).
  36. A. V. Ambarov, V. S. Zverev, and E. A. El mova, J. Magn. Magn. Mater. 497, 166010 (2020).
  37. A. V. Ambarov, V. S. Zverev, and E. A. El mova, Modell. Simul. Mater. Sci. Eng. 28, 085009 (2020).
  38. A. L. Elrefai, K. Enpuku, and T. Yoshida, J. Appl. Phys. 129, 093905 (2021).
  39. A. Yu. Solovyova, E. A. El mova, and A. O. Ivanov, Phys. Rev. E 104, 064616 (2021).
  40. D. I. Radushnov, A. Yu. Solovyova, and E. A. El mova, Nanoscale (2022).
  41. A. F. Pshenichnikov and A. V. Lebedev, J. Chem. Phys. 121, 5455 (2004).
  42. A. F. Pshenichnikov and A. V. Lebedev, Colloid J. 67, 189 (2005).
  43. A. V. Lebedev, Colloid J. 72, 815 (2010).
  44. A. V. Lebedev, Colloid J. 76, 334 (2014).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».