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Effect of Magnetic-Field-Induced Restructuring on the Elastic Properties of Magnetoactive Elastomers
Journal of Magnetism and Magnetic Materials ( IF 2.7 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1016/j.jmmm.2020.167392 Andrei A. Snarskii , Mikhail Shamonin , Pavel Yuskevich
Journal of Magnetism and Magnetic Materials ( IF 2.7 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1016/j.jmmm.2020.167392 Andrei A. Snarskii , Mikhail Shamonin , Pavel Yuskevich
Abstract Composite materials where magnetic micrometer-sized particles are embedded into a compliant polymer matrix are known as magnetorheological (or magnetoactive) elastomers (MAEs). They are distinguished by huge variations in their physical properties, when in a magnetic field, which is commonly attributed to the restructuring of the filler. The process of the magnetic-field-induced restructuring in a magnetorheological elastomer is interpreted as progression towards percolation. Such a physical model was previously used to explain the dependence of the magnetic permeability and dielectric permittivity of MAEs on the magnetic field strength. Based on this hypothesis, the magnetorheological effect in MAEs is considered theoretically. The theoretical approach is built upon a self-consistent effective-medium theory for the elastic properties, extended to the variable (field dependent) percolation threshold. The proposed model allows one to describe the large variations (over several orders of magnitude) of the effective elastic moduli of these composite materials, known as the giant magnetorheological (MR) and field-stiffening effects. The existence of a giant magnetic Poisson effect is predicted. The relation of the proposed model to the existing theories of the MR effect in MAEs is discussed. The results can be useful for applications of MAEs in magnetic-field-controlled vibration dampers and isolators.
中文翻译:
磁场诱导重构对磁活性弹性体弹性的影响
摘要 磁性微米级颗粒嵌入柔顺聚合物基质中的复合材料被称为磁流变(或磁活性)弹性体 (MAE)。当在磁场中时,它们的物理特性会发生巨大变化,这通常归因于填料的重组。磁流变弹性体中磁场诱导的重组过程被解释为渗透的进展。这种物理模型以前用于解释 MAE 的磁导率和介电常数对磁场强度的依赖性。基于这一假设,理论上考虑了 MAE 中的磁流变效应。理论方法建立在弹性属性的自洽有效介质理论之上,扩展到变量(场相关)渗透阈值。所提出的模型允许人们描述这些复合材料的有效弹性模量的巨大变化(超过几个数量级),称为巨磁流变 (MR) 和场强化效应。预测存在巨大的磁泊松效应。讨论了所提出的模型与 MAE 中 MR 效应的现有理论的关系。结果可用于 MAE 在磁场控制的振动阻尼器和隔离器中的应用。被称为巨磁流变 (MR) 和场强效应。预测存在巨大的磁泊松效应。讨论了所提出的模型与 MAE 中 MR 效应的现有理论的关系。结果可用于 MAE 在磁场控制的振动阻尼器和隔离器中的应用。被称为巨磁流变 (MR) 和场强效应。预测存在巨大的磁泊松效应。讨论了所提出的模型与 MAE 中 MR 效应的现有理论的关系。结果可用于 MAE 在磁场控制的振动阻尼器和隔离器中的应用。
更新日期:2021-01-01
中文翻译:
磁场诱导重构对磁活性弹性体弹性的影响
摘要 磁性微米级颗粒嵌入柔顺聚合物基质中的复合材料被称为磁流变(或磁活性)弹性体 (MAE)。当在磁场中时,它们的物理特性会发生巨大变化,这通常归因于填料的重组。磁流变弹性体中磁场诱导的重组过程被解释为渗透的进展。这种物理模型以前用于解释 MAE 的磁导率和介电常数对磁场强度的依赖性。基于这一假设,理论上考虑了 MAE 中的磁流变效应。理论方法建立在弹性属性的自洽有效介质理论之上,扩展到变量(场相关)渗透阈值。所提出的模型允许人们描述这些复合材料的有效弹性模量的巨大变化(超过几个数量级),称为巨磁流变 (MR) 和场强化效应。预测存在巨大的磁泊松效应。讨论了所提出的模型与 MAE 中 MR 效应的现有理论的关系。结果可用于 MAE 在磁场控制的振动阻尼器和隔离器中的应用。被称为巨磁流变 (MR) 和场强效应。预测存在巨大的磁泊松效应。讨论了所提出的模型与 MAE 中 MR 效应的现有理论的关系。结果可用于 MAE 在磁场控制的振动阻尼器和隔离器中的应用。被称为巨磁流变 (MR) 和场强效应。预测存在巨大的磁泊松效应。讨论了所提出的模型与 MAE 中 MR 效应的现有理论的关系。结果可用于 MAE 在磁场控制的振动阻尼器和隔离器中的应用。