Магнитореологические свойства феррогелей и эластомеров

Проект посвящен теоретическому исследованию реологических и магнитореологических свойств композитов, состоящих из несущих полимерных сред и внедренных в них нано- и микроразмерных магнитных частиц. В последние, примерно, десять лет эти многофункциональные интеллектуальные материалы активно синтезируются и исследуются во всем мире, благодаря богатому набору уникальных физических свойств, важных для современных и перспективных промышленных и медико-биологических приложений. Одной из интересных и важных, как с общенаучной, так и с практической точки зрения, свойств этих систем является их способность сильно, вплоть до нескольких порядков величины, менять свои реологические свойства, а также форму и размеры под действием внешнего магнитного поля. Несмотря на накопленный обширный экспериментальный материал, фундаментальная связь между наблюдаемыми макроскопическими явлениями и эффектами на микроскопическом (соответствующем размерам частиц и расстояниям между ними), а также мезоскопическом (соответствющем размеру агрегатов, образованных частицами) уровнями практически не вскрыта и не понята. Задачей проекта является построение теоретических моделей, позволяющих описывать фундаментальные особенности кооперативных взаимодействий магнитных частиц в упругой среде, приводящих к образованию внутренних цепочечных, ветвистых и объемных структур, кардинальным образом изменяющим макроскопические свойства материалов, форму и размеры образцов. Будут развиты микро- и мезоскопические модели экспериментально наблюдаемых макроскопических линейно-вязкоупругих явлений, нелинейных связей между макроскопическими напряжением и деформацией (скоростью деформации), пластических, магнитострикционных и гистерезисных эффектов, возникающих под действием внешнего магнитного поля. Задачами проекта являются развитие моделей, объясняющих и количественно описывающих известные из литературы эксперименты по нелинейным магнитореологическим эффектам в феррогелях и эластомерах, не получивших до сих поря даже качественно объяснения, а также развитие моделей, позволяющих предсказывать свойства и поведение изучаемых композитных материалов на основании информации о размерах, свойствах и концентрации магнитных частиц, свойствах несущего полимера, напряженности внешнего поля, формы образца.