Elastomery magnetoreologiczne - właściwości, technologia i zastosowania

• Autorzy: Bednarek S.

Warianty tytułu

EN

Magnetorheological elastomers - properties, technology and applications

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Elastomery magnetoreologiczne są grupą kompozytów, składających się z cząstek ferromagnetycznych o rozmiarach od około 10 mikrometrów do około 0,5 mm, rozproszonych w osnowie z tworzywa sztucznego o bardzo dużej podatności na odkształcenia sprężyste, np. z kauczuku silikonowego. Celem zwiększenia przewodności elektrycznej elastomerów magnetoreologicznych domieszkuje się osnowę cząstkami grafitu lub srebra albo używa jako osnowy przewodzących polimerów, natomiast dla zwiększenia podatności tych materiałów na odkształcenia w osnowie wytwarza się pory. Przedstawiono struktury różnych typów wspomnianych materiałów i kryteria ich klasyfikacji. Opisano również skład i sposoby otrzymywania elastomerów magnetoreologicznych. Omówiono podstawowe właściwości wyróżnionych typów tych materiałów, takie jak: wzrost efektywnego modułu sztywności, zdolność do odkształceń w polu magnetycznym oraz magnetostrykcję i ujemny magnetoopór i ich sprzężenie w elastomerach magnetoreologicznych z osnową przewodzącą. Fizyczne przyczyny wspomnianych właściwości zostały wyjaśnione i przedstawione. Oddziaływanie między namagnesowanymi cząstkami i zewnętrznym polem magnetycznym, przyłożonym do próbki elastomeru, powoduje wzrost efektywnego modułu sztywności i magnetostrykcję. Opisano także efekt piezoindukcyjny i zmiany grubości elastomerów magnetoreologicznych z osnową przewodzącą podczas przepływu w nich prądu elektrycznego. Przyczyną zmian grubości jest działanie siły elektrodynamicznej na próbkę elastomeru magnetoreologicznego, natomiast przyczyną efektu piezoindukcyjnego jest ruch części próbki tego elastomeru w jej własnym polu magnetycznym. Wzajemne oddziaływanie między namagnesowanymi cząstkami i ich przekazywanie przez bardzo podatną na odkształcenia osnowę na cząstki zwiększa przewodność elektryczną i powoduje ujemny magnetoopór. Omawiając wymienione właściwości podano przykłady zastosowań elastomerów magnetoreologicznych w nowoczesnych urządzeniach technicznych.

EN

The magnetorheological elastomers are group of composites consisted with ferromagnetic particles of size from about 10 micrometres to about 0.5 mm, dispersed in matrix made of plastic of high susceptibility to elastic deformation, in rubber silicone for example. In aim increasing of the electrical conductivity of this magnetorheological elastomers its matrix can be doped through silver or graphite particles or conducting polymers can be used. Also for increase susceptibility of this magnetorheological elastomers to deformations a pores in its matrix are made. Structures of the different types of this mentioned materials and they classification criteria are presented. Composition and production methods of the magnetorheological elastomers are also described in this article. Basic properties of marked types of the magnetorheological elastomers it as: increasing of the effective rigidity modulus, ability to deformations in the magnetic field and also magnetostriction and magnetoresistance and their coupling in case of the magnetorheological elastomers with conducting matrix are discussed. The physical causes of this mentioned properties are also explained and presented. Interaction between magnetised particles and external magnetic field applied to magnetorheological elastomer sample brings the increasing of the effective rigidity modulus and magnetostriction. The piezoinductive effect and thickness changes of magnetorheological elastomers with conducting matrix during electric current flow are also described. A cause of the thickness changes is the electrodynamics force action on the magnetorheological elastomer sample. A cause of the piezoinductive effect is motion of the parts magnetorheological elastomer sample during its deformation in our magnetic field. Mutual interaction between magnetised particles and transmission of its by very susceptible to deformation matrix into particles increasing electrical conductivity brings negative magnetoresistance. Applications examples of the magnetorheological elastomers in modern technical devices are given during discussion of the mentioned properties and effects.

Słowa kluczowe

PL

elastomery magnetoreologiczne; kompozyt; przewodność elektryczna; odkształcenie; moduł sztywności; zdolność do odkształceń; magnetostrykcja; magnetoopór; efekt piezoindukcyjny

EN

magnetorheological elastomers; composites; electrical conductivity; deformations; rigidity modulus; ability to deformations; magnetostriction; magnetoresistance; piezoinductive effect

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2003
• Tom: R. XXIV, nr 1
• Strony: 39--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Bednarek S.

• Uniwersytet Łódzki, Instytut Fizyki

Bibliografia

• 1. Ginder J. M.: Rheology controlled by magnetic fields, in: Encyclopedia of Applied Physics, Vol. 16, VCH Publisher Inc., New York (1996)
• 2. Szlezyngier W.: Podstawy reoiogii polimerów. Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Rzeszów (1994)
• 3. Tylikowski A.: Konstrukcje inteligentne. Przegląd Mechaniczny 55, 16 (1996)
• 4. Prinz G. A.: Magnetoelectronics applications, Journal of Magnetic and Magnetic Materials, 200, 57 (1999)
• 5. Bednarek S.: Susceptibility of magnetodielectrics within an elastomer matrix to length changes in heterogeneous magnetic field, Applied Physics A, Materials Science and Processing, 66, 643 (1998)
• 6. Rabkin L. T., Szolc N.: Magnetodielektryki i cewki rdzeniowe. Państwowe Wydawnictwa Techniczne, Warszawa (1951)
• 7. Kordecki A.: Dielektromagnetyki magnetowodów maszyn elektrycznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (1994)
• 8. Ulański J., Kryszewski M.: Polymers, electrical and electronic properties, in.: Encyclopedia of Applied Physics, Vol. 14, VCH Publisher Inc., New York (1996)
• 9. Roth S.: Survey of industrial applications of conducting polymers. Acta Physica Polonica, 87, 4-5 (1995)
• 10. Bednarek S.: Magnetodielektryk i sposób jego wytwarzania. Opis patentówy Nr 177 887, Warszawa (2000)
• 11. Laurila E.: On the magnetic permeability of mixtures containing ferromagnetic particles and porous ferromagnetic materials, Suomalinen Tiedeakadenia. Helsinki (1961)
• 12. Bytner S., Gambin B.: Effectiye properties of heterogeneous deformable ferromagnetic media, Journal of Technical Physics, 35, 1-2 (1994)
• 13. Żuchowska D.: Polimery konstmkcyjne. Przetwórstwo i właściwości. Wydaanictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (1993)
• 14. Rabkin L. T.: Vysokoćastotnye fertomagnetyki, Gosudarstyennoe Izdatelstyo Fizikomatematićeskoj literatury, Moskva (1960)
• 15. Raistrick J. H., Batersby S. J.: Article having magnetic properties and production thereof, United Kingdom Patent Application, GB No 2 188 641, London (1987)
• 16. Turek K.: Sposób otrzymywania elastycznego magnesu trwałego. Opis patentowy Nr 145 592, Warszawa (1988)
• 17. Ślusarek B.: Anizotropowe dielektromagnesy prasowane ze stopu Nd-Fe-B, Elektronika, 40, 12 (1999)
• 18. Bednarek S.: The giant magnetostriction in ferromagnetic composites within an elastomer matrix, Applied Physics A, Materials Science and Processing 68, 63 (1999)
• 19. Małecki J., Hilczer B.: Zastosowanie elektretów i piezopolimerów, Cz. II. Piezopolimery i kompozyty, Elektronizacja, 12, 2 (1995)
• 20. Prieto J. L., Aroca C, Sanchez P., Lopez E., Sanchez M. C: Curtent effects in magnetostrictiye piezoelectric sensor, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 174, 289 (1997)
• 21. Bednarek S.: Changes in thickness of magnetized composites due to current flow, Joumal of Magnetism and Magnetic Materials, 182, 350 (1998)
• 22. Sednarek S.: Piezoinductive effect in ferromagnetic composites within an electrically conducting matrix, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 188, 71 (1998)
• 23. Bednarek S.: The coupling of magnetostriction and magnetoresistance in elastic ferromagnetic composites with conducting raatrix, Materials science and Engineering B, 63, 228 (1998)
• 24. Kuczkowski A.: Polimerowe metale organiczne - nowe materiały o potencjalnych możliwościach technologicznych. Postępy Fizyki, 38, 3 (1987)
• 25. Missol W., Siarzewski L., Adamczak S., Zaleski Z., Filipowicz W., Biało D.: Magnetodielektryk, Opis patentowy Nr 167 374, Warszawa (1995)
• 26. Gatteschi D.: Organie ferromagnets, Europhysics News, 25, 3 (1994)
• 27. Napieralski A.: Mikrosystemy zintegrowane w technologiach krzemowych, Elektronika, 47, 4 (2001)