Magnetorheological materials based on ethylene-octene elastomer

• Autorzy: Masłowski M. , Zaborski M.

Identyfikatory

DOI

dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.825

Warianty tytułu

PL

Magnetoreologiczne materiały na bazie elastomeru etylenowo-oktenowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnetorheological elastomer composites based on several magnetoactive fillers such as: carbonyl iron powder, gamma iron oxide, micro- and nano-sized Fe₃O₄ in ethylene-octene elastomer are reported and studied. To improve the dispersion of the applied fillers in a polymer matrix, ionic liquids were added during the process of composite preparation. To align the particles in the elastomer, the crosslinking process took place in a magnetic field. The effect of the amount of ferromagnetic particles and their arrangement on the microstructure and properties in relation to the external magnetic field was examined. It was found that the microstructure isotropy and anisotropy has a significant effect on the properties of the magnetorheological elastomers. Moreover, different amounts of magnetoactive fillers influence the mechanical properties (increase the tensile strength) of the composites compared to unfilled samples. The magnetic flux directed parallel to the sample surface increases the saturation magnetization of the composites. Magnetic anisotropy can also be seen by analyzing the shape of magnetization curves — steeper curves obtained for anisotropic samples support the hypothesis of a specific arrangement of the filler particles in the elastomer. The addition of ionic liquids improve the dispersion of the applied magnetoactive fillers (CIP and g-Fe₂O₃) in the elastomer matrix, which in turn favorably affected the network density, tensile properties and magnetorheological effect of the composites.

PL

Wytworzono magnetoreologiczne kompozyty elastomerowe (MRE) na bazie kopolimeru etylenowo-oktenowego z udziałem napełniaczy magnetoaktywnych: żelaza karbonylkowego (CIP), tlenku żelaza gamma (g-Fe₂O₃), mikro- lub nanometrycznego tlenku żelaza (Fe₃O₄). W celu zwiększenia stopnia zdyspergowania zastosowanych napełniaczy do układu dodawano różne ciecze jonowe. Kompozyty sieciowane pod wpływem pola magnetycznego wykazywały silną anizotropię cząstek napełniaczy spowodowaną ich specyficznym ułożeniem w matrycy elastomerowej. Stwierdzono, że dodatek napełniaczy magnetycznych wpływa na poprawę właściwości mechanicznych kompozytów; nastąpiło zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie wulkanizatów w porównaniu z wytrzymałością próbek nienapełnionych. Stwierdzono również, że strumień magnetyczny ukierunkowany równolegle do powierzchni próbek, a tym samym do łańcuchów cząstek napełniaczy, powoduje zwiększenie magnetyzacji nasycenia kompozytów. Zastosowane ciecze jonowe z grupy soli alkiloamoniowych zwiększają stopień zdyspergowania magnetyków w matrycy elastomerowej, co wpływa na ich większą aktywność. W konsekwencji, napełniacze tworzą rozbudowaną strukturę w elastomerach. Dodatek cieczy jonowych wpływa także na zwiększenie gęstości sieci przestrzennej, poprawę właściwości wytrzymałościowych oraz na wielkość efektu magnetoreologicznego kompozytów.

Słowa kluczowe

EN

magnetorheological elastomers; magnetic fillers; ethylene-octene elastomer; microstructure; ionic liquids; magnetic properties; magnetorheological properties; smart materials

PL

elastomery magnetoreologiczne; napełniacze magnetyczne; elastomer etylenowo-oktenowy; mikrostruktura; ciecze jonowe; właściwości magnetyczne; właściwości magnetoreologiczne; materiały inteligentne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 59, nr 11-12
• Strony: 825--833
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Masłowski M.

• Institute of Polymer & Dye Technology, Technical University of Lodz, Stefanowskiego 12/16, 90-924 Lodz, Poland

autor

Zaborski M.

• Institute of Polymer & Dye Technology, Technical University of Lodz, Stefanowskiego 12/16, 90-924 Lodz, Poland

Bibliografia

• [1] Rabinow J.: AIEE Trans 1948, 67, 1308.
• [2] Li W.H., Zhang X.Z., Du H.: “Magnetorheological elastomers and their applications” in “Advances in Elastomer I” (Ed. Visakh P.M.), Springer Berlin Heidelbergm 2013, pp. 357—374. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-20925-3_12
• [3] Milecki A., Hauke M.: Mech. Sys. Sig. Process. 2012, 28, 528. http://dx.doi.org/10.1016/j.ymssp.2011.11.008
• [4] Boczkowska A., Awietjan S.: Polimery 2009, 54, 26.
• [5] Wang X.J., Gordaninejad F.: “Proceedings of the ASME conference on smart materials, adaptive structures and intelligent systems”, 2009, pp. 869—874.
• [6] Danas K., Kankanala S.V., Triantafyllidis N.: J. Mech. Phys. Solids 2012, 60, 120. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmps.2011.09.006
• [7] Rudykh S., Bartoldi K.: J. Mech. Phys. Sol. 2013, 61 (4), 949. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmps.2012.12.008
• [8] Kaleta J., Królewicz M., Lewandowski D.: Smart Mater. Struct. 2011, 20 (8), 085006. http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/20/8/085006
• [9] Lu X., Qiao X., Watanabe H., Gong X., Yang T., Li W., Sun K., Li M., Yang K., Xie H., Yin Q.,Wang D.: Rheol. Acta 2012, 51 (1), 37.
• [10] Hoang N., Zhang N., Du H.: Smart Mater. Struct. 2011, 20, 015019. http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/20/1/015019
• [11] Tian T.F., LiW.H., Deng Y.M.: Smart Mater. Struct. 2011, 20, 025022. http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/20/2/025022
• [12] Zadov B., Elmalem A., Paperno E., Gluzman I., Nudelman A. et al.: Adv. Condens. Matter Phys. 2012, 18, 383 728. http://dx.doi.org/10.1155/2012/383728
• [13] Faidley L.E., Han Y., HongW.: Smart Mater. Struct. 2010, 19, 075001. http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/19/7/075001
• [14] Snyder R.L., Nguyen V.Q., Ramanujan R.V.: Smart Mater. Struct. 2010, 19, 055017. http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/19/5/055017
• [15] Zhao X., Kim J., Cezar C., Huebsch N., Lee K., Bouhadir K., Mooney D.: Proc. Nat. Acad. Sci. 2011, 108, 67. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1007862108
• [16] Zitoun D., Respaud M., Fromen M.C., Casanove M.J., Lecante P., Amiens C., Chaudret B.: Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 4. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.037203
• [17] Wang Z.L., Petroski J.M., Green T.C., El-Sayed M.A.: J. Phys. Chem. B. 1998, 102, 6145.
• [18] Klasovsky F., Claus P.: “Metal nanoclusters in catalysis and material science: the issue of size control” (Eds. Corain B., Schmid G., Toshima N.), Elsevier, Amsterdam 2008. http://dx.doi.org/10.1016/B978-044453057-8.50010-6
• [19] Aiken III J.D., Finke R.G.: J. Mol. Cat. A 1999, 145, 1.
• [20] Kraynov A., Richards R.: Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 884. http://dx.doi.org/10.1039/B615470K
• [21] Li J., Gong X.L., Zhu H., JiangW.Q.: Pol. Test. 2009, 28, 331. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2009.01.008
• [22] Masłowski M., Zaborski M.: Mater. Sci. Forum 2012, 714, 167.