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磁性レオロジーエラストマー（MRE）（磁気感応性エラストマーとも呼ばれる）は、カルボニル鉄などのマイクロまたはナノサイズの強磁性粒子が埋め込まれたポリマー マトリックスで構成される固体の一種です。この複合微細構造の結果、これらの材料の機械的特性は磁場の印加によって制御できます。[1]
製作
MRE は、通常、ポリマーの硬化プロセスによって製造されます。液体状態のポリマー材料 (例: シリコーンゴム) を鉄粉とその他の添加剤と混合して、機械的特性を高めます。[2]次に、混合物全体を高温で硬化します。磁場の存在下で硬化すると、鉄粒子が鎖状の構造に配置され、異方性材料になります。磁場を適用しないと、鉄粒子は固体内にランダムに分散し、等方性材料になります。最近、2017 年には、高度な技術である3D 印刷も使用されて、ポリマー マトリックス内の磁性粒子を構成しています。[3]
分類
MRE は、粒子の種類、マトリックス、構造、粒子の分布などのいくつかのパラメータに従って分類できます。[引用が必要]
粒子の磁気特性
- 軟磁性粒子
- 硬磁性粒子
- 磁歪粒子
- 磁性形状記憶粒子
マトリックス構造
- ソリッドマトリックス
- 多孔質マトリックス
マトリックスの電気特性
- 分離マトリックス
- 導電性マトリックス
粒子の分布
- 等方性
- 異方性
理論研究
MREの磁気機械的挙動を理解するためには、電磁気学の理論と力学の理論を結合した理論的研究を行う必要がある。このような理論は磁気力学理論と呼ばれる。[4] [5]
プログラム可能な磁性ポリマー
残留磁気の大きい磁性ポリマーは、通常、硬磁性粒子とポリマー マトリックスを組み合わせて形成されます。磁性粒子の配向は、通常、重合プロセス中に外部磁場で制御され、材料が合成された後に機械的に固定されます。これらの磁性ポリマーのキュリー温度は、ポリマー マトリックスが分解する温度を超えるため、再磁化するには消磁する必要があります。つまり、これらの磁性ポリマーの機能は制限されており、製造中に永続的にプログラムすることしかできません。
プログラム可能な磁性ポリマーは、ポリマーマトリックス内の低融点材料の液滴に無熱性の強磁性粒子を埋め込む。[6] [7] [8]液滴の融点以上では、粒子は回転自由度を持つ。これらの複合材料のユニークな点は、磁化プロファイルを簡単に再プログラムできることである。この動作は、粒子が（1）無熱性であること、（2）キュリー温度が液滴の融点以上であること、（3）固体液滴では固定されているが、溶融液滴では完全な回転自由度を持っているという事実から生じる。この簡単な再プログラミングは、このような材料を幅広い用途で使用するための重要な特性である。[7]
アプリケーション
MREは磁場内で剛性が変化するため、振動絶縁用途に使用されている[9] [10]
参考文献
- ^ Magnetorheology、編集者：Norman M Wereley、英国王立化学協会、ケンブリッジ 2014、https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-84973-754-8
- ^ Jolly, MR, Carlson, JD & Muñoz, BC 磁性流体材料の挙動モデル。Smart Mater. Struct. 5, 607–614 (1996)。
- ^ AK Bastola、VT Hoang、L. Lin。3Dプリントで開発された新しいハイブリッド磁性流体エラストマー。Materials and Design 114、391–397 (2017) [リンク]。
- ^ Kankanala, SV & Triantafyllidis, N. 有限ひずみ磁性レオロジーエラストマーについて。J. Mech. Phys. Solids 52, 2869–2908 (2004)。
- ^ Dorfmann, A. & Ogden, RW エラストマーの磁気弾性モデリング。Eur. J. Mech. - A/Solids 22, 497–507 (2003).
- ^ Song, Hyeonseo; Lee, Hajun; Lee, Jaebyeong; Choe, Jun Kyu; Lee, Suwoo; Yi, Jee Yoon; Park, Sunghoon; Yoo, Jung-Woo; Kwon, Min Sang; Kim, Jiyun (2020 年 6 月 3 日). 「再構成可能なソフト磁気アクチュエータのための再プログラム可能な強磁性ドメイン」. Nano Letters . 20 (7): 5185–5192. Bibcode :2020NanoL..20.5185S. doi :10.1021/acs.nanolett.0c01418. eISSN 1530-6992. ISSN 1530-6984. PMID 32491865. S2CID 219319700.
- ^ ab カヤ、ケレム;イセリ、エムレ。ファン・デル・ワインガート、ワウター（2022年12月6日）。 「プログラム可能な強磁性を備えたソフトメタマテリアル」。マイクロシステムとナノエンジニアリング。8 (1): 127。Bibcode :2022MicNa...8..127K。土井：10.1038/s41378-022-00463-2。eISSN 2055-7434。PMC 9722694。PMID 36483621。 この記事には、CC BY 4.0 ライセンスの下で利用可能なこのソースからのテキストが組み込まれています。
- ^ Deng, Heng; Sattari, Kianoosh; Xie, Yunchao; Liao, Ping; Yan, Zheng; Lin, Jian (2020年12月10日). 「再構成可能な3D成形のための軟質複合材料の磁気異方性のレーザー再プログラミング」. Nature Communications . 11 (1): 6325. Bibcode :2020NatCo..11.6325D. doi :10.1038/s41467-020-20229-6. eISSN 2041-1723. PMC 7730436. PMID 33303761 .
- ^ Deng, HX, Gong, XL & Wang, LH 磁性レオロジーエラストマーを使用した適応調整振動吸収装置の開発。Smart Mater. Struct. 15, N111-N116 (2006) [リンク]。
- ^ Behrooz, M., Wang, X. & Gordaninejad, F. 新しい磁性流体エラストマー絶縁システムの性能。Smart Mater. Struct. 23, 045014 (2014) [リンク]。
さらに読む
- 「非線形磁気および電気活性ゴム状材料の数学的モデリング」（PDF）。
- 「磁性流体エラストマーの弾性および減衰特性」（PDF）。2024 年 1 月 15 日。
- 「有限変形磁気力学における構成モデルの理論と数値的側面」(PDF)。
- 「磁性流体複合材料の巨大な磁気歪み」（PDF）。