Ультрадисперсные ферромагнетики в пленках мягких полимеров: магнитное управление внутренней структурой и макроскопическими деформациями

Изучены структурные изменения в образцах мягкого магнитного полимера (ММП) - полимерной матрицы, наполненной микрочастицами ферромагнетика, - в условиях, когда хотя бы один размер образца соизмерим по величине с размером частицы. Исследована мезоскопическая модель структурного элемента ММП - пара частиц из магнитомягкого ферромагнетика, заключённых в эластомер. Подробно рассмотрено магнитостатическое взаимодействие между частицами при наличии внешнего магнитного поля; выяснена зависимость межчастичных магнитных сил от расстояния между центрами частиц и угла между полем и межцентровым вектором пары. Построена интерполяционная процедура, позволяющая квазианалитически вычислять межчастичные магнитные силы, вызываемые смещением частиц. Объединение магнитного и упругого энергетических вкладов даёт выражение, с помощью которого можно изучать магнитомеханику системы - её удлинение/сжатие при намагничивании. Впервые показано, что такая модель обладает достаточно широким интервалом бистабильности по отношению к приложенному полю, и поэтому циклическое намагничивание ММП сопровождается гистерезисным изменением размера модельного элемента. Найденный эффект - при его экстраполяции на макроскопические образцы - приводит к важным качественным предсказаниям относительно экспериментов на реальных ММП.