ИСТИНА

Актуальность исследования связана с возможностью применения намагничивающихся эластомеров в различных устройствах, в которых можно использовать уникальные свойства этих материалов (зависимость их реологических свойств от магнитного поля, возможность деформации тел из намагничивающегося эластомера в магнитных полях и их взаимодействие с другими магнитными материалами). В настоящее время эти свойства изучены не в полной мере. Новизна данного Проекта заключается в проведении новых экспериментальных исследований свойств таких эластомеров, использовании новых моделей, которые учитывают анизотропию и остаточные деформации этих сред, а также в создании новых прототипов перекачивающих устройств и новых способов создания движения. Ожидаемые результаты: создание изотропных и анизотропных намагничивающихся эластомеров и исследование их реологических свойств; изучение влияния магнитных полей на эти свойства; создание прототипа насоса или дозатора на основе тел из намагничивающегося эластомера и магнитной жидкости, теоретическое описание его работы; экспериментальное и теоретическое исследование поведения и движения тела из намагничивающегося эластомера на тонком слое магнитной жидкости. Значимость Проекта заключается в том, что эти исследования позволят разработать новые и оптимизировать известные перекачивающие устройства (насосы, дозаторы, прерыватели), а также движители. Такие устройства не содержат твердых движущихся деталей, и их можно использовать в медицинских или биологических исследованиях.

The relevance of the investigation is related to the possibility of using magnetizable elastomers in various devices in which the unique properties of these materials can be used (the dependence of its rheological properties on the magnetic field, the possibility of deformation of the elastomer in magnetic fields, the interaction of bodies with the elastomer with other magnetic materials). At present, these properties are not fully understood. The novelty of this Project is to make new experimental researches of such elastomers properties, to use new models which take into account the anisotropy and residual deformations of such media, as well as to create new prototypes of pumping devices and new ways of creating a motion. Expected results: creation of isotropic and anisotropic magnetizable elastomers and investigation of its rheological properties; the study of the influence of magnetic fields on these properties; creation of a prototype pump or dispenser based on magnetic fluids and bodies with magnetizable elastomers, a theoretical description of its operation; experimental and theoretical investigation of the behavior and motion of a body with a magnetizable elastomer on a thin layer of a magnetic fluid. The significance of the Project lies in the fact that these researches will allow the development of new devices and the optimization of known pumping devices (pumps, dispensers, interrupters) and actuators. Such devices do not contain solid moving components, and it can be used in medical or biological researches.

Планируется разработка технологии получения изотропных и анизотропных эластомеров с различной концентрацией компонентов: силикона, полиметилсилоксанового масла и ферромагнитных частиц различного сорта (железо, магнетит и др.), а также тел из намагничивающихся эластомеров различной формы. Будет предложена методика экспериментального исследования вязких и упругих свойств, а также остаточных деформаций в зависимости от величины приложенного магнитного поля, и проведены исследования различных образцов эластомеров. Ожидается получение зависимости констант модели и остаточных деформаций от величины поля и концентрации компонентов. Планируется построение математической модели, описывающей поведение анизотропного намагничивающегося эластомера в магнитном поле, и будет предложена методика экспериментального определения некоторых констант модели. Предполагается изготовление и теоретическое описание прототипов перекачивающих устройств и движителей, в которых использован принцип взаимодействия тел из намагничивающегося эластомера и магнитной жидкости в однородном магнитном поле.

К настоящему времени исследовано взаимодействие намагничивающихся эластомеров с различными магнитными полями. В работе (V.A. Naletova, D.A. Pelevina, D.I. Merkulov, I. Zeidis, K. Zimmermann. Magnetohydrodynamics. 2016, vol. 52, No. 3, pp. 287-298) теоретически рассмотрены деформации сферических тел из намагничивающегося эластомера в однородном магнитном поле, а также растяжение тонких тел из данного материала в неоднородном поле электромагнитных катушек. Предполагалось, что упругие деформации подчиняются модели Муни – Ривлина. Теоретически показана возможность существования двух устойчивых положений равновесия при неизменной конфигурации магнитного поля (бистабильность) и гистерезис деформации тела при циклическом квазистатическом изменении тока. Теоретически предсказана возможность существования более чем двух устойчивых равновесных форм тела, т.е. мультистабильность (D.I. Merkulov, V.A. Naletova, D.A. Pelevina, V.A. Turkov. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 431 (2017) 123-125). Положения равновесия исследованы на устойчивость, найден критерий неустойчивости относительно малых изменений длины тела. Проведен эксперимент по растяжению тонкого тела из намагничивающегося эластомера в неоднородном поле электромагнитной катушки. Результаты представлены в работе (Меркулов Д.И., Налетова В.А., Пелевина Д.А., Турков В.А., в сб.: Сборник научных трудов 17-й Международной Плесской конференции по нанодисперсным магнитным жидкостям, 2016, с. 101-106). Обнаружена бистабильность деформации и гистерезис длины тела при циклическом увеличении и уменьшении тока. Теоретически исследованы (В.А. Налетова, В.А. Турков, Д.А. Пелевина, М.М. Кобзев, в сб.: Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики, 2015, с. 284-286) левитация и движение постоянного магнита в магнитной жидкости. Рассчитана высота левитации и скорость движения для магнитов различной формы. Проведены эксперименты по изучению движения постоянного магнита вдоль слоя магнитной жидкости.