ИСТИНА

Магнитоактивные эластомеры – это полимерные композитные материалы, содержащие ферромагнетик в качестве наполнителя. Частицы ферромагнетика, диспергированные в полимерной матрице, намагничиваются, взаимодействуют и смещаются в результате действия внешнего магнитного поля, изменяя внутреннюю структуру и свойства материала. В данной работе вызываемые магнитным полем структурные изменения материала, а также изменения его механических свойств предлагается рассматривать в рамках упрощённой одночастичной модели. Эта модель предполагает изучение отдельных ячеек объёма материала, содержащих единственное ферромагнитное включение, природа которого может в значительной степени разниться. В данной модели предполагается, что включение может представлять собой крупную частицу ферромагнетика или достаточно плотный кластер небольших частиц. Рассматривается формирование кластеров ферромагнитных частиц в композите в присутствии однородного внешнего магнитного поля. Движение частиц в ячейке с заданной объёмной концентрацией наполнителя моделируется при помощи метода конечных элементов в приближении магнитостатики и гиперупругости. Для различных магнитных полей и характеристик материала вычисляется количество частиц в кластере, а также параметры формы кластера как параметры соответствующего эллипсоида инерции. В рамках одночастичного приближения рассматриваются ячейки материала с уединённым анизометричным включением. Для описания состояния ячейки используется модель Стонера-Вольфарта, дополненная механической энергией, запасаемой в ячейке в результате движения включения. Рассматривается влияние начального положения включения, его анизометрии и концентрации наполнителя на эффективный модуль упругости материала при вращательном и трансляционном движении включения, а также при деформации ячейки. Также рассматривается зависимость параметров движения включения от внешнего магнитного поля. В результате получены и описаны зависимости характеристик кластеров ферромагнитных частиц, образующихся в магнитоактивных эластомерах в присутствии однородного внешнего магнитного поля, а также зависимости характеристик магнитореологического эффекта от концентрации наполнителя и геометрических параметров ферромагнитных включений.