ИСТИНА

Целью данного проекта является изучение особенностей магнитоэлектрического и магнитодеформационного преобразований в композитных мультиферроиках различных типов (слоистых и объемных) на основе магнитореологических и сегнетоэлектрических материалов. Недавно было обнаружено магнитоэлектрическое преобразование в эластомере на основе силиконовой матрицы с добавлением ферромагнитных и сегнетоэлектрических частиц. Была разработана феноменологическая модель, описывающая природу такого преобразования. Эта модель заключается в возникновении внутренних напряжений из-за смещения частиц (ферромагнитных в магнитном поле, сегнетоэлектрических в электрическом поле), что приводит к изменению распределения поляризации (электрической или магнитной) в композитном образце. Ожидается, что этот эффект можно увеличить с помощью изготовления новых типов мультиферроиков на основе магнитореологических жидкостей, пен, эластомеров и сегнетоэлектрических частиц и полимерных пленок.

The purpose of this project is to study the features of magnetoelectric and magneto-deformation transformations in composite multiferroics of various types (layered and volumetric) based on magnetorheological and ferroelectric materials. Recently, a magnetoelectric conversion in an elastomer based on a silicone matrix with the addition of ferromagnetic and ferroelectric particles has been observed. A phenomenological model describing the nature of such a transformation was developed. This model consists in the occurrence of internal stresses due to the displacement of particles (ferromagnetic in a magnetic field, ferroelectric in an electric field), which leads to a change in the distribution of polarization (electric or magnetic) in the composite sample. It is expected that this effect can be increased by manufacturing new types of multiferroics based on magnetorheological liquids, foams, elastomers and ferroelectric particles and polymer films.

1. Получены данные по размерным распределениям ферромагнитных микрочастиц (железо, неодим-железо-бор). Изготовлены магнитореологические пленки на основе силиконового компаунда и указанных микрочастиц толщиной не более 1 мм с концентрацией ферромагнитного наполнителя 75 масс.%. Определена изотропность распределения магнитных частиц в упругой матрице. Проведено исследование магнитных свойств перечисленных пленок, определен механизм перемагничивания каждого типа частиц в упругой среде. Изготовлены слоистые материалы с чередованием сегнетоэлектрического полимерного и магнитореологического слоев, соотношение слоев составляет 2:1, 3:2. Определены коэффициенты прямого магнитодеформационного преобразования отдельных магнитореологических слоев и полной слоистой структуры. Определены коэффициенты прямого магнитоэлектрического преобразования, исследованы и установлены их зависимость от количества слоев и типа ферромагнитного наполнителя. 2. Получены композитные мультиферроики на основе силиконовой пористой структуры с добавлением СЭ частиц с различным магнитореологическим наполнителем: магнитная жидкость на основе керосина и наночастиц феррита кобальта, магнитный эластомер на основе силиконового компаунда и выше указанных ферромагнитных микрочастиц. Определены коэффициенты прямого магнитоэлектрического преобразования для композитных структур с сегнетоэлектрической компонентой. Исследована зависимость коэффициентов от типа магнитореологического наполнителя. 3. Разработана феноменологическая и численная модель, определяющая связь магнитных и электрических свойств композитов. Разработана феноменологическая модель, показывающая возможность магнитодеформационных и магнитоэлектрических преобразований с помощью полученных композитных мультиферроиков. Определены основные направления развития темы композитных мультиферроиков фундаментального и прикладного характера.

Исполнителем проекта проведены исследования связи магнитных свойств мультиферроидных магнитных эластомеров со следующими варьируемыми параметрами: концентрация магнитного наполнителя, размеры наполняющих частиц, тип магнитного наполнителя, жесткость/мягкость матрицы. Предложено феноменологическое объяснение установленных зависимостей. Также Исполнителем проекта предложена методика расчета действительной и мнимой частей магнитной проницаемости из импедансных характеристик колебательного контура с цилиндрической катушкой индуктивности с мультиферроидным магнитным эластомером в качестве сердечника катушки. Предложена модель механизма формирования зависимости компонент тензора магнитной восприимчивости от магнитного поля. Также обнаружено резонансное поведение действительной и мнимой частей магнитной проницаемости у эластомеров с микрочастицами феррита бария во внешнем поперечном магнитном поле при частотах порядка сотен герц. Исполнителем проекта обнаружено влияние внутренних механических напряжений в мультиферроидном эластомере на величину МДЭ. Предложено объяснение механизма влияния внутренних напряжений на величину МДЭ. Впервые определены температурные зависимости диэлектрической проницаемости мультиферроидных магнитных эластомеров в диапазоне температур от 80 до 300К. Исполнителем проекта впервые изготовлены реологические композитные материалы на основе силиконовой резины и смеси двух типов наполнителей: магнитных и сегнетоэлектрических частиц. В новых мультиферроидных магнито-электрических эластомерах впервые обнаружено взаимное влияние электрических и магнитных полей на магнитные и электрические характеристики материала, соответственно.

1. Получены данные по размерным распределениям ферромагнитных микрочастиц (железо, неодим-железо-бор). Изготовлены магнитореологические пленки на основе силиконового компаунда и указанных микрочастиц толщиной не более 1 мм с концентрацией ферромагнитного наполнителя 75 масс.%. Определена изотропность распределения магнитных частиц в упругой матрице. Проведено исследование магнитных свойств перечисленных пленок, определен механизм перемагничивания каждого типа частиц в упругой среде. Изготовлены слоистые материалы с чередованием сегнетоэлектрического полимерного и магнитореологического слоев, соотношение слоев составляет 2:1, 3:2. Определены коэффициенты прямого магнитодеформационного преобразования отдельных магнитореологических слоев и полной слоистой структуры. Определены коэффициенты прямого магнитоэлектрического преобразования, исследованы и установлены их зависимость от количества слоев и типа ферромагнитного наполнителя. 2. Получены композитные мультиферроики на основе силиконовой пористой структуры с добавлением СЭ частиц с различным магнитореологическим наполнителем: магнитная жидкость на основе керосина и наночастиц феррита кобальта, магнитный эластомер на основе силиконового компаунда и выше указанных ферромагнитных микрочастиц. Определены коэффициенты прямого магнитоэлектрического преобразования для композитных структур с сегнетоэлектрической компонентой. Исследована зависимость коэффициентов от типа магнитореологического наполнителя. 3. Разработана феноменологическая и численная модель, определяющая связь магнитных и электрических свойств композитов. Разработана феноменологическая модель, показывающая возможность магнитодеформационных и магнитоэлектрических преобразований с помощью полученных композитных мультиферроиков. Определены основные направления развития темы композитных мультиферроиков фундаментального и прикладного характера.