Роспотнюк В. П. Магнітогідродинамічні ефекти при магнітоелектролізі у неоднорідних магнітних полях за наявності кластерів в електролітах

У дисертаційній роботі вирішена проблема впливу неоднорідного магнітного поля на перебіг електрохімічних реакцій, які протікають на поверхні металевих електродів в електролітах, та кількісного опису ефектів анізотропних травлення й осадження, магнітогідродинамічного перемішування розчинів, фазової сепарації типу "рідина-рідина" тощо, які при цьому спостерігаються. Для моделювання цих ефектів введено поняття магніонів як нано- та мікророзмірних ефективно парамагнітних компонент електроліту, які володіють магнітним моментом на 5-6 порядків більшим, ніж магнітний момент парамагнітного іона. Встановлено, що причиною анізотропії ефектів є магнітне захоплення магніонів. Теоретична модель МГД перемішування ґрунтується на системі рівнянь магнітної гідродинаміки слабкопровідної рідини і конвективної дифузії з урахуванням наявності магніонів у розчині. Дані рівняння доповнено граничними умовами, які враховують електрорушійну силу концентраційного кола та постачання магніонів за рахунок електрохімічних реакцій під дією градієнтної магнітної сили. Для моделювання міжфазної сепарації електроліту застосовано рівняння гідростатичної рівноваги магнітного, осмотичного, гравітаційного тисків, тиску відцентрової сили та тиску Лапласа. Шляхом порівняння теоретичних результатів із експериментальними даними оцінено характерні розміри магніонів, їхній магнітний момент та заряд. Також на основі рівнянь термодинаміки нерівноважних систем та співвідношень Онзагера розраховано магнітофоретичний потенціал, пов'язаний із рухом магніонів під дією градієнтної магнітної сили. Розроблені підходи дозволяють керувати формою та розмірами осаду металів і фігур травлення, а також швидкістю протікання електрохімічних реакцій на різних ділянках електроду і знаходять застосування при конструюванні електрохімічних датчиків, мікрофлюїдних пристроїв і моделюванні впливу біогенних магнітних наночастинок на транспортні процеси та біохімічні реакції в клітинах живих організмів.