о НИР "Механика сред, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями" по теме "Исследование свойств намагничивающихся эластомеров и возможности использования тел из этих материалов для создания движения в магнитных полях"

Научный проект посвящен изучению намагничивающихся эластомеров, которые представляют собой композитные среды, состоящие из вязкоупругой основы и распределенных в ее объеме ферромагнитных микрочастиц. В рамках Проекта разработана технология создания данных материалов путем полимеризации (застывания) жидкого двухкомпонентного силикона с добавлением ферромагнитных частиц и силиконового масла. Если полимеризация осуществляется в однородном магнитном поле, частицы выстраиваются в цепочки вдоль направления магнитного поля, и образцы приобретают анизотропные свойства. Изготовлены тела необходимой формы (сферические, цилиндрические и др.) из изотропного и анизотропного намагничивающегося эластомера, которые затем использовались при конструировании перекачивающих устройств и исследовались в экспериментах. Были экспериментально изучены реологические свойства изотропных и анизотропных намагничивающихся эластомеров: упругие свойства исследовались при растяжении, а вязкоупругие -- при кручении цилиндрических образцов в однородном магнитном поле. Получены зависимости параметров (коэффициентов упругости и вязкости) различных моделей упругого/вязкоупругого тела от величины и ориентации магнитного поля. Создан прототип насоса (дозатора) на основе тел из намагничивающегося эластомера и магнитной жидкости. Экспериментально исследован подъем немагнитной жидкости и находящейся под ней более тяжелой магнитной жидкости, содержащей сферическое тело из намагничивающегося эластомера, в однородном магнитном поле. Показана возможность управления этой системой с помощью переменного магнитного поля. Теоретически исследованы статические формы поверхности переменного объема магнитной жидкости, содержащей намагничивающееся сферическое тело, и фиксированного объема немагнитной жидкости в цилиндрической кювете в однородном магнитном поле. Проведены численные расчеты зависимости объема вытесненной немагнитной жидкости от величины магнитного поля для параметров, совпадающих с экспериментом. Численные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными. Сформулирована модель несжимаемой анизотропной намагничивающейся упругой среды в магнитном поле. Модель построена в предположении, что тензор магнитной проницаемости среды зависит от компонент вектора анизотропии и определяется двумя коэффициентами. Получена формула для магнитной силы, действующей на сферическое анизотропное тело в неоднородном магнитном поле. С использованием полученной формулы разработана методика определения констант модели. Согласно данной методике экспериментально найдены параметры, характеризующие магнитные свойства анизотропного намагничивающегося эластомера. Исследовано движение сферического тела из анизотропного намагничивающегося эластомера в вязкой жидкости в неоднородном магнитном поле, а также деформации данного тела в однородном поле. Экспериментально и теоретически исследовано положение сферического тела из намагничивающегося эластомера в небольшом объеме магнитной жидкости на горизонтальной плоскости в однородном вертикальном магнитном поле. Найдено аналитическое выражение для силы, действующей на тело из намагничивающегося эластомера, со стороны магнитной жидкости в безындукционном приближении. Построена зависимость высоты левитации тела от напряженности магнитного поля. Экспериментально и теоретически исследовано движение намагничивающихся изотропных и анизотропных сферических тел вдоль горизонтального слоя магнитной жидкости в однородном вертикальном магнитном поле. Аналитически получено выражение для горизонтальной составляющей силы, действующей на намагничивающееся сферическое тело, со стороны тонкого прямоугольного слоя магнитной жидкости. Исследовано влияние параметров задачи на траекторию движения. Проведено сравнение теоретических и экспериментальных результатов.