Теория объёмных и поверхностных свойств магнитоактивных эластомеров во внешних магнитных полях

Диссертация посвящена разработке моделей объёмных и поверхностных эффектов, возникающих при помещении магнитоактивных эластомеров (МАЭ) в магнитное поле. Изучаются вязкоупругие и магнитные свойства МАЭ, а также рельеф на поверхности материала при наличии внешнего магнитного поля. Рассмотрен отклик МАЭ на периодическую сдвиговую механическую нагрузку, взаимодействие МАЭ с создаваемым системой источников магнитным полем, возникновение и статистические характеристики поверхностного рельефа в магнитном поле для МАЭ с анизотропным наполнителем. Для изучения объёмных и поверхностных эффектов используются как аналитические методы, так и численное моделирование. В работе предложено использовать дробно-дифференциальную обобщённую реологическую модель Максвелла как стандартную модель вязкоупругого отклика МАЭ на механическую нагрузку в магнитном поле; с помощью этой модели описаны экспериментальные данные о частотных зависимостях динамического модуля сдвига материала в широком диапазоне магнитных полей; выявлена связь между параметрами дробности обобщённой модели Максвелла и внутренней структурой материала. Для описания взаимодействия МАЭ с магнитным полем предложена модель, учитывающая зависимость магнитной восприимчивости от пространственно-неоднородного магнитного поля, а также неоднородность распределения намагниченности источников поля. Продемонстрировано, что предложенная модель может быть использована при выборе нужных пломб для удержания участка сетчатки в случае хирургического лечения отслоения сетчатки. В работе также построена модель приповерхностного слоя МАЭ с анизотропным наполнителем, в рамках которой слоя рассматривается как система элементарных ячеек, каждая из которых содержит одну частицу наполнителя. Предложена функция, описывающая профиль поверхности МАЭ в магнитном поле. На основе численных расчётов предложена и реализована схема получения репрезентативных элементов поверхностного рельефа. В рамках модели изучены зависимости шероховатости поверхности от магнитного поля, показано, что эти зависимости масштабируемы с геометрическими параметрами частиц наполнителя. Результаты, полученные в данной работе, позволяют углубить понимание магнитомеханических явлений, характерных для магнитоактивных эластомеров, и проследить их связь с откликом таких материалов на магнитное поле.