Magnetomechanical properties of magnetorheological composites

• Autorzy: Małecki P. , Szewczyk A. , Pigłowski J.

Warianty tytułu

PL

Magnetomechaniczne właściwości kompozytów magnetoreologicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

According to Takagi's definition, an intelligent material is able to react to external stimulus by a significant change in its properties in order to make a proper and successful response to the stimulus. The rheological behaviour of magnetorheological composites (MRC) can be controlled continuously, rapidly and reversibly by an applied magnetic field. In this paper, an acrylic copolymer with carbonyl iron powder (CIP) is tested in conditions of mechanical and magnetic stimulations. Chitosan-coated magnetic particles are made in order to change the hydrophilic surface character of CIP to hydrophobic and as a result, obtain better compatibility between the particles and the matrix. The test samples are subjected to cyclic shearing with a constant frequency of 1 Hz. The change in the magnetomechanical properties is expressed by the relative change in hysteresis loop area δW and stress amplitude δ τ. An increasing content of carbonyl iron in the composites and the strength of magnetic field H causes an increase in the hysteresis loops area. Material containing modified particles has a significantly bigger hysteresis loop area than samples filled with unmodified carbonyl iron powder. Based on this knowledge, it can be concluded that this sample can dissipate much more mechanical energy.

PL

Według definicji Takagiego, materiał inteligentny to taki, który jest zdolny do reagowania na bodźce zewnętrzne przez zmianę swych właściwości dla pożądanego i skutecznego odpowiedzenia na te bodźce. Reologiczne właściwości kompozytów magnetoreologicznych mogą być kontrolowane w sposób ciągły, szybki i powtarzalny poprzez zastosowanie zewnętrznego pola magnetycznego. W pracy badano kompozyty kopolimeru akrylowego i proszku żelaza karbonylkowego w warunkach stymulacji mechanicznej i magnetycznej. Przeprowadzono modyfikację powierzchni cząstek magnetycznych w celu zmiany jej charakteru z hydrofilowego na hydrofobowy oraz uzyskaniu lepszej kompatybilności między cząstkami a matrycą. Efekt modyfikacji potwierdza analiza FTIR. Próbki badano w warunkach cyklicznego ścinania ze stałą częstotliwością 1 Hz. Zmianę właściwości magnetomechanicznych wyraża się poprzez zmianę pola pętli histerezy δW i amplitudy naprężenia δ τ . Wraz ze zwiększeniem zawartości żelaza karbonylkowego w kompozycie i natężenia pola magnetycznego następuje zwiększenie pola pętli histerezy. Kompozyty zawierające 31% obj. cząstek magnetycznych modyfikowanych chitozanem wykazują 4-krotnie większą pętle histerezy niż odpowiednia próbka z żelazem bez modyfikacji. W warunkach badania, przy odkształceniu 25 • 10-3 i polu H = 100 kA/m pole pętli wynosi 100 J/m3, gdzie dla próbki z modyfikowanymi cząstkami osiąga wartość 430 J/m3. Oznacza to, że materiał lepiej tłumi drgania, tj. rozprasza energię mechaniczną. Efekt ten związany jest ze wzrostem kompatybilności między cząstkami magnetycznymi a matrycą polimerową.

Słowa kluczowe

EN

carbonyl iron powder; chitosan; magnetorheological composites

PL

żelazo karbonylkowe; chitozan; kompozyty magnetoreologiczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 1
• Strony: 47--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Małecki P.

autor

Szewczyk A.

autor

Pigłowski J.

• Wroclaw University of Technology, Polymer Engineering and Technology Division, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wroclaw, Poland,

Bibliografia

• [1] Xiushou Lu, Xiuying Qiao, Hiroshi Watanabe, Xinglong Gong, Tao Yang, Wei Li, Kang Sun, Meng Li, Kang Yang, Hongen Xie, Qi Yin, Dong Wang, Xiaodong Chen, Mechanical and structural investigation of isotropic and anisotropic thermoplastic magnetorheological elastomer composites based on poly(styrene-b-ethyleneco-butylene-b-styrene) (SEBS), Rheol. Acta. 2012, 51, 37-50.
• [2] Boczkowska A., Awietjan S.F., Wróblewski R., Microstructure-property relationship of urethane magnetorheological elastomers, Smart Mater.Struct. 2007, 16, 1924-1930.
• [3] http://synthosgroup.com/
• [4] Hu Y., Wang Y.L., Gong X.L., Gong X.Q., Zhang X.Z., Jiang W.Q., Zhang P.Q., Chen Z.Y., New magnetorheological elastomers based on polyurethane/Si-rubber hybrid, Polym. Test. 2005, 24, 324-329.
• [5] Jingmiao Qu, Guang Liu, Yiming Wang, Ruoyu Hong, Preparation of Fe3O4 - chitosan nanoparticles used for hyperthermia, Advanced Powder Technology 2010, 21, 461-467.
• [6] Kaleta J., Królewicz M., Lewandowski D., Magnetomechanical properties of aniosotropic and isotropic magnetorheological composites with thermoplastic elastomer matrices, Smart Mater. Struct. 2011, 20, 085006.