Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Magnetomechanical properties of magnetorheological composites

Małecki P., Szewczyk A., Pigłowski J.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 1

47-51

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.

2

Uretanowe elastomery magnetoreologiczne aktywowane polem magnetycznym

Boczkowska A., Awietjan S.

Polimery

|

2009

|

T. 54, nr 1

26-30

PL

Otrzymano, opracowane w ramach prac własnych, segmentowe elastomery uretanowe i uretanowomocznikowe (EPU 1,1 oraz EPU 1,25) i porównano ich wybrane właściwości z właściwościami żeli poliuretanowych (PU 80/20 i PU 70/30) uzyskanych na drodze mieszania produktów handlowych. Do elastomerów dodawano różne ilości cząstek ferromagnetycznych (żelaza karbonylkowego) wytwarzając w ten sposób uretanowe elastomery magnetoreologiczne (MRE). Utwardzano je w obecności pola magnetycznego otrzymując strukturę kolumnową z cząstek Fe. Metodą mikroskopii prześwietleniowej oraz SEM oceniano wpływ warunków uzyskiwania MRE na ich strukturę, stwierdzając istotną zależność od udziału cząstek żelaza w kompozycie. W przypadku zawartości większej niż 11,5 % obj. Fe struktura ta przypominała sieć. Metodą VSM badano, w kierunku równoległym i prostopadłym do ułożenia cząstek ferromagnetycznych, właściwości magnetyczne otrzymanych MRE. Zmiana tych właściwości zależy od struktury kompozytu oraz od siły przyłożonego zewnętrznego pola magnetycznego, pod działaniem którego rośnie wartość modułu ścinania a także modułu sprężystości postaciowej (G'').

EN

Urethane and urea-urethane segmental elastomers (EPU 1,1 and EPU 1,25) were synthesized and selected properties of them were compared with those of polyurethane gels (PU 80/20 and PU 70/30) prepared by mixing of commercial products (Table 1). Various amounts of ferromagnetic particles (carbonyl iron) were added to elastomers preparing in this way magnetorheological urethane elastomers (MRE). They were cured in magnetic field and column arrangement of Fe particles has been obtained. The effects of conditions of MRE preparation on their structures were evaluated using transmission microscopy and SEM and significant dependence on the amount of Fe particles in a composite was found (Fig. 1, 2). For Fe amount higher than 11.5 vol. % the structure looks like a net. Magnetic properties of MRE obtained were investigated by VSM method in directions parallel and perpendicular to magnetic particles arrangement (Fig. 5). The changes of properties depend on the composite structure and the power of external magnetic field applied, causing an increase in shear modulus (Fig. 3, 4, 6).

3

The influence of microstructural anisotropy on the magnetorheological effect in elastomer-based composites with iron particles

Boczkowska A., Awietjan S. F.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 4

327-331

EN

The results presented in this paper are a part of the studies on development of magnetorheological elastomers based on ferromagnetic particles in a polyurethane matrix. The influence of the amount of the ferromagnetic particles and their arrangement in relation to the external magnetic field was investigated. Scanning electron microscopy was used to observe MRE microstructure. The particles orientation and their arrangement were also investigated with vibrating sample magnetometer (VSM). Rheological properties of obtained MREs were studied with and without application of an external magnetic field. It was found that the microstructure of the MRE depends on the amount of ferrous particles. The orientation of the iron particles into aligned chains is possible for a lower volume content of ferromagnetic filler. Magnetic measurements confirmed the existence of microstructure anisotropy for MREs with 1.5; 11.5; 18 and 25 vol. % of iron particles. This structural and magnetic anisotropy has not been found in the the MRE with 33 vol. % of carbonyl-iron. Both the particles content and their chains direction have significant effect on the rheological properties of magnetorheological urethane elastomers. Application of an external magnetic field leads to a significant increase in elastic modulus. Relative changes of storage modulus, calculated from obtained curves, show that the samples microstructure has a significant effect on their magnetorheological effect.

PL

Wyniki zamieszczone w tej pracy są częścią badań prowadzonych nad magnetoreologicznymi elastomerami zawierającymi cząsteczki ferromagnetyczne w poliuretanowej osnowie. Zbadano wpływ zawartości i sposobu rozmieszczenia cząstek w aspekcie zewnętrznego pola magnetycznego. Do obserwacji mikrostruktur MRE wykorzystano skaningowy mikroskop elektronowy. Ukierunkowanie i rozmieszczenie cząstek zbadano za pomocą magnetometru z wibrującą próbką (VSM). Właściwości reologiczne wytworzonych materiałów badano zarówno bez pola, jak i w zewnętrznym polu magnetycznym. Stwierdzono, że mikrostruktura MRE zależy od zawartości cząstek ferromagnetycznych. Ukierunkowanie cząstek w jednokierunkowe łańcuchy jest możliwe dla niższych zawartości ferromagnetycznego komponentu. Pomiary magnetyczne potwierdziły występowanie anizotropii strukturalnej dla MRE o zawartości 1,5; 11,5; 18 i 25% obj. cząstek żelaza. W przypadku kompozytów o zawartości 33% obj. żelaza karbonylkowego nie zaobserwowano strukturalnej i magnetycznej anizotropii. Na właściwości reologiczne elastomerów uretanowych ma wpływ zarówno zawartość cząstek, jak i kierunek łańcuchów przez nie tworzonych. Przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego prowadzi do znacznego wzrostu modułu sztywności. Względne zmiany modułu zachowawczego G , wyliczone z otrzymanych krzywych, świadczą o znaczącym wpływie mikrostruktury na uzyskiwany efekt magnetoreologiczny.