АО "Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений"
Магнитные эластомеры. Интересные эффекты.
Изготовлен магнитный эластомер с позитивным откликом на магнитное поле и давление. Эластомер состоит из полимерной матрицы, порошка карбонильного железа и жидкого металла - (сплав: галий 75%, индий 25%). Сопротивление изменяется более чем в 1000 раз при деформации материала на 25%. Известные магнитоактивные эдастомеры увеличивают сопротивление при растяжении (отрицательная пьезопроводимость) вследствие увеличения дистанции между частицами. В новой системе с жидким металлом сопротивление уменьшается при растяжении. В магнитном поле электрическое сопротивление материала возростает. [1]
[1] Yun, G., Tang, S.-Y., Sun, S., Yuan, D., Zhao, Q., Deng, L., … Li, W. (2019). Liquid metal-filled magnetorheological elastomer with positive piezoconductivity. Nature Communications, 10(1). doi:10.1038/s41467-019-09325-4
Подробно...
Эффект стрикции за счёт структурирования частиц, поскольку если направление предварительного структурирования совпадает с направлением поля то стрикция составляет 0.4% а если структурирование было перпендикулярно направлению прикладываемого поля то стрикция составляла 1.3%. Стрикция в предрастянутом состоянии может быть отрицательная. Намагниченность в направлении структурирования выше чем в перпендикулярном направлении. Магнитореологический эффект на сдвиг составлял 10%, но поле не указано. Предложена модель стрикционного эффекта.
K. Danas, S. V. Kankanala, and N. Triantafyllidis, “Experiments and modeling of iron-particle-filled magnetorheological elastomers,” J. Mech. Phys. Solids, vol. 60, no. 1, pp. 120–138, 2012, doi: 10.1016/j.jmps.2011.09.006.
Подробно...
Реология в магнитном поле. Мах эффект 6.5 Мпа и относит 700% в поле 800 мТл для структурированных образцов. Очень странный тангенс потерь который максимален при нулевом магнитном поле и равен 1, а затем спадает в магнитном поле 800 мТл до 0.03.?? Наблюдается увеличение модуля сдвига при выдержки изотропных образцов в магнитном поле с последующим измерением модуля при увеличении магнитного поля. Наверняка идут процессы структурирования во времени. Хотя изначальные модуль 320 кПа, довольно большой. С ростом температуры с 30 до 80 С модуль сдвига уменьшается для МРЭ на полиуретановом каучуке.
Xu, Y., Gong, X., Xuan, S., Zhang, W., & Fan, Y. A high-performance magnetorheological material: preparation, characterization and magnetic-mechanic coupling properties // Soft Matter, 2011, V.7, (11), P.5246. doi:10.1039/c1sm05301a
Подробно...
Силиконовый каучук магнетит или железный порошок (5%) Структурированный и неструктурированный, Исследовано относительное изменение оптического пропускания без магнитного поля и в поле. Максимальное улучшение оптического пропускания было для структурированной пленки, содержащей 1 мас.% наночастиц Fe3O4. Однако было обнаружено, что приложение внешнего магнитного поля снижает оптическое пропускание для Fe-PDMS пленки с концентрацией 3, 5, 7 и 10 мас.% наночастиц. Неструктурированные пленки содержанием Fe демонстрируют большее изменение оптического пропускания по сравнению со структурированными пленками по сравнению с плёнками Fe3O4-ПДМС. Максимальное изменение наблюдалось для неструктурированных пленок, содержащих 7 мас.% наночастиц Fe. Механизм изменение пропускания предложен следующий. Приложение внешнего магнитного поля вызывает деформацию пленки и, как следствие, изменение толщины пленки. Интенсивность проходящего света экспоненциально уменьшается с увеличением толщины пленки. Поэтому авторы полагают, что магнитно-индуцированное оптическое пропускание композитной пленки объясняется изменением толщины пленки в результате магнитострикции пленки. Например, уменьшение толщины пленки на ~ 350 нм наблюдалась на образце неструктурированного Fe3O4-PDMS, содержащего 1 мас.% наночастиц Fe3O4. Это для плёнок со средней толщиной 10 мкм!!
Q. Zhang, B. Peng, J. Xu, and M. Chu, “Origin of magnetically induced optical transmission of magnetic nanocomposite films,” Polymers (Basel)., vol. 12, no. 11, pp. 1–12, 2020, doi: 10.3390/polym12112533.
Подробно...
В статье исследовано и показано известное свойство материала увеличивать измеренный модуль при предварительном сжатии образца. При сжатии образца (30% об) на 21 %, модуль увеличился на 180%. Исследован МР-эластомер на основе силикона и карбонильного железа с концентрацией 15-45% об (56-86% масс). Показали для образцов (15%, 30% и 45% об) максимальный MР-эффект 286%, 973% и 2258% для изотропного МР-эластомера и 320%, 293% и 386% для анизотропного MRE при поле 600 мТл.
H. Vatandoost, R. Sedaghati, S. Rakheja, and M. Hemmatian. Effect of pre-strain on compression mode properties of magnetorheological elastomers // Polym. Test., 2021, vol. 93, no. 9, p.106888, , doi: 10.1016/j.polymertesting.2020.106888.
Подробно...