ИСТИНА

Магнитоактивные эластомеры (МАЭ) – это полимерные композитные материалы, состоящие из мягкой полимерной матрицы и жёсткого ферромагнитного наполнителя. МАЭ обладают ярко выраженным откликом на внешнее магнитное поле, что позволяет динамически управлять их свойствами при помощи внешних стимулов. Моделирование движения частиц наполнителя в полимерной среде под воздействием магнитного поля и механической нагрузки позволяет описать процесс изменения структуры материала и предсказать зависимости его механических характеристик от внешних стимулов, а также диапазоны изменения этих характеристик. Наличие интерфейса между матрицей и частицами приводит к изменениям в свойствах композита. Интерфейс может представлять собой оболочку вокруг частиц, возникающую в результате обработки их поверхности, диффузионный слой или являться модельным описанием связи между наполнителем и матрицей. Влияние интерфейса на свойства представляет особый интерес для случая нанокомпозитов. Данная работа посвящена моделированию поведения ячейки объёма МАЭ на мезоскопическом масштабе. Моделирование производится при помощи метода конечных элементов. Рассматриваются частицы наполнителя различных форм, окружённые оболочкой с механическими свойствами, отличными от свойств матрицы и наполнителя. Изучается влияние параметров ячейки и оболочки на поведение системы в присутствии однородного магнитного поля и индуцированной деформации ячейки. Разработан метод расчёта параметров состояния ячейки при наличии больших деформаций, препятствующих сходимости численного алгоритма. Рассчитаны зависимости смещения частиц, запасаемой в ячейке механической энергии и модуля упругости ячейки от толщины и жёсткости оболочки вокруг частиц наполнителя, а также от концентрации наполнителя в композите, модуля упругости полимерной матрицы, величины внешнего магнитного поля и механической нагрузки.