ИСТИНА

Основной целью научного исследования является анализ взаимодействий в многокомпонентных системах, таких как магнитных эластомеры, а также анализ механизмов поглощения и преобразования энергии магнитными эластомерами в постоянных и переменных магнитных полях. При этом ожидается, что изменение взаимодействий будет приводить к перераспределению энергии внутри системы, изменяя параметры ее преобразования.

Energy transformation by magnetic elastomer depends on microstrucutre of the material and internal interactions inside multicomponent system. Interactions can be changed due to type of filling magnetic particles, their sizes, concentration as well as their isotropic/anisotropic arrangement. Partial replacement of ferromagnetic particles by ferroelectric ones in the composition of magnetic elastomers can be of great importance for the development of energy absorption and conversion devices in an extended frequency range.

1) Изготовлены различные по составу эластомеры 2) Исследованы микроструктурные взаимодействия методом ФОРК-диаграмм 3) Экспериментальные результаты сравнены с результатами численного моделирования 4) Исследованы частотные и магнитополевые зависимости магнитных свойств образцов

Ранее были исследованы магнитные и электрические свойства магнитных эластомеров различных составов. Были предложены механизмы перемагничивания нескольких видов ферромагнитных микрочастиц в упругой среде. Было проведено моделирование свойств эластомеров на основе метода молекулярной динамики. При исследовании частотных зависимостей магнитной восприимчивости эластомера было показано, что чувствительность эластомеров к магнитному полю определяется компонентами тензора. Разработаны новые типы мультиферроиков на основе магнитных эластомеров с сегнетоэлектрическими гистерезисными свойствами, предложена модель упругой связи для описания магнитоэлектрического преобразования.

Изготовлена серия магнитных эластомеров, различающихся по составу. Получены ФОРК диаграммы экспериментально для образцов различного состава. Численно отработано получение ФОРК диаграмм для многокомпонентных систем. В работе была проведена отработка построения ФОРК-диаграмм на системе, состоящей из двух магнитных частиц в упругой матрице [A3]. Частицы образовывали кубическую решетку с ребром 10 частиц, две частицы в центре решетки являются магнитными, моменты которых сонаправлены, остальные – частицы полимерной матрицы. Параметры магнитных частиц соответствуют характеристикам частиц карбонильного железа. Было проведено сравнение ФОРК-диаграмм системы в двух состояниях: 1) модуль Юнга полимерной матрицы составляет 10 кПа, магнитные частицы упруго смещаются во внешнем магнитном поле; 2) магнитные частицы жестко зафиксированы в матрице. Расположение магнитных частиц изменялось относительно друг друга. Апробация данной модели построения ФОРК-диаграмм и их интерпретации была проведена на системе, состоящей из 10^4 частиц, распределенных случайным образом в пространстве образца с размерами 400*400*100 мкм, объемная концентрация магнитных частиц 6%. Было использовано логнормальное размерное распределение частиц по объему.Для решения проблемы ненасыщения промежуточных форков было внесено изменение в схему счета. В новой схеме система доводилась до насыщения, ее состояние фиксировалось и все промежуточные ФОРК-кривые снимались от этого состояния. Система плавно приводилась к новому значению поля возвращения. В точке поле возвращения количество итеарций было увеличено для дополнительной релаксации системы. Таким образом, каждая ФОРК-кривая снимается от насыщенного состояния. Для многочастичной системы было дополнительно учтено влияние вязкости на упругие взаимодействия в системе. В качестве опорной модели использовалась модель Кельвина. В рамках этой модели взаимодействия описываются через систему параллельно включенных пружины и поршневого элемента в вязкой среде. В этом случае реакция «опережает» деформацию, тем самым вводя запрет на осуществление быстрых смещений частиц. Введение вязкого множителя обеспечивает осуществление динамики частиц, приближенной к реальности.