ИСТИНА

Магнитоактивные эластомеры (МАЭ) – это полимерные композитные материалы, состоящие из упругой полимерной матрицы и диспергированных в ней частиц ферромагнетика. Используя магнитное поле, возможно реализовать движение частиц наполнителя в образце МАЭ и, тем самым, управлять внутренней структурой материала. Таким образом, реструктурирование наполнителя в МАЭ под действием магнитного поля позволяет регулировать отклик материала на механическую нагрузку, а также магнитное и электрическое поля. Полное теоретическое исследование отклика МАЭ на внешние стимулы при различных условиях предполагает рассмотрение системы ферромагнитных частиц с магнитным взаимодействием, а также взаимодействием, распространяющимся через полимерную матрицу. Моделирование такой системы в трёхмерном пространстве является крайне ресурсоёмкой задачей. В связи с этим для упрощения описания отклика материала используется одночастичное приближение, в котором основное внимание уделяется отклику трёхмерной ячейки, содержащей одну частицу наполнителя. Рассматриваются объекты различных форм и размеров, помещённые в ячейку нелинейной упругой среды. Эти объекты можно полагать отдельными частицами наполнителя или же плотными кластерами частиц, образованными под действием магнитного поля. В результате действия внешних сил частица/кластер смещается, а также может возникать деформация самой ячейки. Для моделирования используется метод конечных элементов. Изучаются зависимости механической энергии ячейки, а также распределений напряжения и деформации в объёме ячейки от геометрических параметров частиц наполнителя, их начального положения и концентрации наполнителя в материале. Отдельное внимание уделяется влиянию анизотропии формы частицы на поведение ячейки. Для симуляции различных распределений частиц в материале рассматриваются различные граничные условия для ячейки. Полученные результаты могут быть использованы для описания отклика МАЭ на внешнюю нагрузку и магнитные поля при низких концентрациях ферромагнитного наполнителя.