Математическое моделирование магнитных свойств структурированных ансамблей суперпарамагнитных наночастиц с интенсивным межчастичным диполь-дипольным взаимодействием : магистерская диссертация

Abstract

The object of study is an ensemble of interacting magnetic nanoparticles that models a ferrocomposite. The aim of the research is to study, within the framework of a bidisperse approximation, the effect of polydispersity on the structural and magnetic properties of an ensemble of stationary interacting magnetoactive nanoparticles: a bidisperse model will be considered. To achieve the goal, the following tasks were set: to create a mathematical model that takes into account the bidispersity of the filler and the interparticle interactions; to derive analytical formulas for the magnetic and structural properties; to analyze the effect of system parameters on the structural and magnetic properties of the material. During the work, various methods were applied: statistical physics, virial expansion, and combinatorics. In the master's thesis, a theory was developed that allows predicting the properties of composite materials with a magnetic filler that possesses orientational texturing. The theory includes dipole-dipole interactions between particles and takes into account the bidispersity of the filler. This makes it possible to link the conditions of polymerization with the orientational-spatial distribution of the magnetic filler and, consequently, with the physical properties of the resulting composite.

Объектом исследования является ансамбль взаимодействующих магнитных наночастиц, который моделирует феррокомпозит. Цель исследования — в рамках бидисперсного приближения изучить влияние полидисперсности на структурные и магнитные свойства ансамбля неподвижных взаимодействующих магнитоактивных наночастиц: будет рассмотрена бидисперсная модель. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: построить математическую модель, учитывающую бидисперсность наполнителя и межчастичные взаимодействия; вывести аналитические формулы для магнитных и структурных свойств; проанализировать влияние системных параметров на структурные и магнитные свойства материала. В ходе работы были применены различные методы: статистической физики, вириального разложения и комбинаторики. В магистерской диссертации разработана теория, которая позволяет прогнозировать свойства композитных материалов с магнитным наполнителем, обладающим ориентационным текстурированием. Теория включает в себя диполь-дипольные взаимодействия между частицами и учитывает бидисперсность наполнителя. Это дает возможность связать условия полимеризации с ориентационно-пространственным распределением магнитного наполнителя и, как следствие, с физическими свойствами получаемого композита.