Improvement of Methods for Studying the Electrophysicala Viscous Properties of Liquids

E. S. Shamsutdinova; Шамсутдинова Е. С.; V. I. Anisimkin; Анисимкин В. И.; A. S. Fionov; Фионов А. С.; A. V.  Smirnov; Смирнов А. В.; V. V. Kolesov; Колесов В. В.; I. E. Kuznetsova; Кузнецова И. Е.

doi:10.31857/S0320791922600238

Совершенствование методов исследования электрофизических и вязкостных свойств жидкостей

Авторы: Шамсутдинова Е.С.¹, Анисимкин В.И.¹, Фионов А.С.¹, Смирнов А.В.¹, Колесов В.В.¹, Кузнецова И.Е.¹
Учреждения:
1. Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
Выпуск: Том 69, № 1 (2023)
Страницы: 56-62
Раздел: ФИЗИЧЕСКАЯ АКУСТИКА
URL: https://bakhtiniada.ru/0320-7919/article/view/134377
DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791922600238
EDN: https://elibrary.ru/DAGBJL
ID: 134377

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Для контроля физических свойств полярных и неполярных жидких сред проведено измерение параметров модельных систем на основе вазелинового и силиконового масел, а также глицерина с помощью электрофизических и акустоэлектрических методов. Электрофизические исследования выполняли с помощью LCR-метра Agilent E4980A и измерительной ячейки, состоящей из пробирки Эппендорфа и двух коаксиальных никелевых электродов, образующих цилиндрический конденсатор. Диэлектрическая проницаемость жидкости определялась по формуле для конденсатора. Для акустической части задачи в качестве пьезоэлектрической пластины использовался ST,X-кварц, на котором была размещена ячейка для жидкости из фторопласта. Измерения проводились в три этапа: измерение фазы и амплитуды акустической волны i) без контакта с жидкостью, ii) в контакте с чистой исследуемой жидкостью и iii) в контакте с исследуемой жидкостью с наполнителем. В качестве наполнителей использовались микрочастицы фармацевтического активированного угля и поверхностно-активное вещество сорбитан моноолеат. Вязкость суспензий определялась по разнице затухания акустической волны в присутствии чистой жидкости и жидкости с наполнителем.

Ключевые слова

вязкость жидкостей, электропроводность жидкостей, акустическая линия задержки, датчик свойств жидкости

Список литературы

Das S.K., Choi S.U.S., Yu W.H., Pradeep T. Nanofluids: science and technology. John Wiley & Sons, 2007.
Zhu F., Wang B., Qian Z., Kuznetsova I., Ma T. Influence of surface conductivity on dispersion curves, mode shapes, stress, and potential for Lamb waves propagating in piezoelectric plate // IEEE Trans. on Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2019. V. 67. № 4. P. 855–862. https://doi.org/10.1109/TUFFC.2019.2954745
Borodina I.A., Zaitsev B.D., Teplykh A.A. Effect of the conductivity of a thin film located near the acoustic delay line on the characteristics of propagating SH0 wave // Ultrasonics. 2018. V. 91. P. 62–67. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2018.07.017
Croenne C., Vasseur J.O., Matar O.B., Hladky-Hennion A.C., Dubus B. Non-reciprocal behavior of one-dimensional piezoelectric structures with space-time modulated electrical boundary conditions // J. Appl. Phys. V. 126. № 14. https://doi.org/10.1063/1.5110869
Filipiak J., Marc P. Surface acoustic wave vibration sensor as a seismometer // Sens. Actuators A. V. 323. 112653. https://doi.org/10.1016/j.sna.2021.112653
Джоши С.Г., Зайцев Б.Д., Кузнецова И.Е., Кузнецова А.С. Гравиметрическая чувствительность акустических волн в пьезоэлектрических пластинах // Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50. № 6. С. 707–711.
Казаков Л.И. О распространении звука в дисперсных средах // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 3. С. 330–341. https://doi.org/10.7868/S0320791918030097
Guo F.L., Sun R. Propagation of Bleustein–Gulyaev wave in 6 mm piezoelectric materials loaded with viscous liquid // Int. J. Solids and Structures. 2008. V. 45. № 13. P. 3699–3710. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2007.09.018
Kobayashi S., Kondoh J. Feasibility study on shear horizontal surface acoustic wave sensors for engine oil evaluation // Sensors. V. 20. № 8. 2184. https://doi.org/10.3390/s20082184
Казаков Л.И. Резино-жидкостный резонатор // Акуст. журн. 2020. Т. 66. № 4. С. 357–365. https://doi.org/10.31857/S0320791920020033
Wang W.Y., Zhang C., Zhang Z.T., Liu Y., Feng G.P. Three operation modes of lateral-field-excited piezoelectric devices // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. № 24. 242906. https://doi.org/10.1063/1.3050538
Qin L.F., Chen Q.M., Cheng H.B., Chen Q., Li J.F., Wang Q.M. Viscosity sensor using ZnO and AlN thin film bulk acoustic resonators with tilted polar c-axis orientations // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. № 9. 094511. https://doi.org/10.1063/1.3657781
Анисимкин А.В., Покусаев Б.Г., Складнев Д.А., Сорокин В.В., Тюпа Д.В. Применение акустоэлектронной методики для исследования упорядоченных микроструктурированных дисперсных систем с биологическими объектами, включенными в гидрогель // Акуст. журн. 2016. Т. 62. №. 6. С. 738–743. https://doi.org/10.7868/S0320791916060010
Минаков А.В., Пряжников М.И., Дамдинов Б.Б., Немцев И.В. Исследование объемной вязкости наносуспензий методом акустической спектроскопии // Акуст. журн. 2022. Т. 68. №. 2. С. 182–189. https://doi.org/10.31857/S0320791922020058
Kondoh J., Nakayama K., Kuznetsova I. Study of frequency dependence of shear horizontal surface acoustic wave sensor for engine oil measurements // Sens. Actuators A. V. 325. 112503. https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112503
Ахметов Б.Р., Вахин А.В. О некоторых характеристиках затухания ультразвука в суспензиях высокомолекулярных компонентов нефти // Акуст. журн. 2018. Т. 64. № 5. С. 566–571. https://doi.org/10.1134/S0320791918050015
Tomchenko M.D. Acoustic modes in He I and He II in the presence of an alternating electric field // J. Low Temp. Phys. V. 46. № 5. P. 490–501. https://doi.org/10.1063/10.0001053
Zaitsev B.D., Teplykh A.A., Borodina I.A., Kuznetsova I.E., Verona E. Gasoline sensor based on piezoelectric lateral electric field excited resonator // Ultrasonics. V. 80. P. 96–100. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2017.05.003
Kuznetsova I.E., Zaitsev B.D., Seleznev E.P., Verona E. Gasoline identifier based on SH0 plate acoustic waves // Ultrasonics. V. 70. P. 34–37. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2016.04.016
Pu Y.Y., O’Shea N., Hogan S.A., Tobin J.T. Assessment of a solid-state bulk acoustic wave sensor to measure viscosity of Newtonian and Non-Newtonian fluids under static and flow conditions // J. Food Eng. T. 277. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.109917
Ахадов Я.Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей. М.: Изд-во МАИ, 1999. 854 с.
Dukhin A.S., Goetz P.J. How non-ionic “electrically neutral” surfactants enhance electrical conductivity and ion stability in non-polar liquids // J. Electroanal. Chem. 2006. V. 588. № 1. P. 44–50. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2005.12.001
Guo Q., Singh V., Behrens S.H. Electric charging in nonpolar liquids because of nonionizable surfactants // Langmuir. 2010. V. 26. №. 5. P. 3203–3207. https://doi.org/10.1021/la903182e
Chattopadhyay A., Dhar P. Dielectric relaxation behaviors and dissipation characteristics of colloidal nanocarbon (graphene and CNTs) complex fluids // J. Appl. Phys. 2019. V. 125. № 3. P. 034103. https://doi.org/10.1063/1.5079327
Anisimkin V.I., Voronova N.V. New modification of the acoustic Lamb waves and its application for liquid and ice sensing // Ultrasonics. 2021. V. 116. 106496. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2021.106496
Weast R.C., Astle M.J., Beyer W.H. Chemical Rubber Company Handbook of Chemistry and Physics, 66th ed. Chemical Rubber. Boca Raton. FL. 1985. P. D232.