Ефективні властивості макроскопічно неоднорідних середовищ із реструктуризацією
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.10.697Ключові слова:
пружнi властивостi, наближення ефективного середовища, самоузгоджене випадкове гетерогенне середовище, двофазний композитний матерiал, порiг перколяцiїАнотація
У невеликому оглядi розглянуто проблеми опису кiнетичних явищ у макроскопiчно випадково невпорядкованих середовищах. Завдання, якими займався П.М. Томчук. Частину ранiше одержаних результатiв було описано в оглядi П.М. Томчука в Українському фiзичному журналi. Описано сучасний стан теорiї, створеної для дослiдження нового типу матерiалiв iз змiнною структурою. Одним iз таких матерiалiв є магнiтоеластомери, що мають рiзноманiтнi застосування в технiцi та медицинi. Описано використання введеного поняття рухомого порогу протiкання для опису магнiтних та пружних властивостей магнiтоеластомерiв.
Посилання
1. A.O. Snarsky, P.M. Tomchuk. Kinetic phenomena in macroscopically inhomogeneous anisotropic media. Ukr. J. Phys. 32, 66 (1987).
2. S. Torquato. Random Heterogeneous Materials: Microstructure and Macroscopic Properties (Springer, 2002).
https://doi.org/10.1007/978-1-4757-6355-3
3. G.W. Milton. The Theory of Composites (Cambridge University Press, 2002).
https://doi.org/10.1017/CBO9780511613357
4. D. Stauffer, A. Aharony. Introduction to Percolation Theory (Taylor and Francis, 2018).
https://doi.org/10.1201/9781315274386
5. A. Snarskii, I.V. Bezsudnov, V.A. Sevryukov, A. Morozovskiy, J. Malinsky. Transport Processes in Macroscopically Disordered Media. From Mean Field Theory to Percolation (Springer, 2016).
https://doi.org/10.1007/978-1-4419-8291-9
6. T.C. Choy. Effective Medium Theory: Principles and Applications (Oxford University Press, 2016).
https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198705093.001.0001
7. V.D. Bruggeman. Berechnung verschiedener physikalischer Konstanten von heterogenen Substanzen. I. Dielektrizit¨atskonstanten und Leitf¨ahigkeiten der Mischk¨orper aus isotropen Substanzen. Ann. Phys. (Leipzig) 416, 636 (1935).
https://doi.org/10.1002/andp.19354160705
8. R. Landauer. The electrical resistance of binary metallic mixtures. J. Appl. Phys. 23, 779 (1952).
https://doi.org/10.1063/1.1702301
9. B. Budiansky. On the elastic moduli of some heterogeneous materials. J. Mech. Phys. Solids 13, 223 (1965).
https://doi.org/10.1016/0022-5096(65)90011-6
10. S.K. Kanaun, V. Levin. Self-Consistent Methods for Composites: Vol. 1: Static Problems (Springer Science and Business Media, 2008).
https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6664-1
11. A. Stoll, M. Mayer, G.J. Monkman, M. Shamonin. Evaluation of highly compliant magneto-active elastomers with colossal magnetorheological response. J. Appl. Polymer Sci. 131, id. app. 39793 (2014).
https://doi.org/10.1002/app.39793
12. E. Forster, M. Mayer, R. Rabindranath, H. B¨ose, G. Schlunck, G.J. Monkman, M. Shamonin. Patterning of ultrasoft, agglutinative magnetorheological elastomers. J. Appl. Polymer Sci. 128, 2508 (2013).
https://doi.org/10.1002/app.38500
13. D. Romeis, P. Metsch, M. K¨astner, M. Saphiannikova. Theoretical models for magneto-sensitive elastomers: A comparison between continuum and dipole approaches. Phys. Rev. E 95, 042501 (2017).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.95.042501
14. V.M. Kalita, A.A. Snarskii, D. Zorinets, M. Shamonin. Single-particle mechanism of magnetostriction in magnetoactive elastomers. Phys. Rev. E 93, 062503 (2016).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.93.062503
15. A.A. Snarskii, V.M. Kalita, M. Shamonin. Renormalization of the critical exponent for the shear modulus of magnetoactive elastomers. Sci. Rep. 8, 4397 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41598-018-22333-6
16. A.V. Bodnaruk, A. Brunhuber, V.M. Kalita, M.M. Kulyk, A.A. Snarskii, A.F. Lozenko, M. Shamonin. Temperaturedependent magnetic properties of a magnetoactive elastomer: Immobilization of the soft-magnetic filler. J. Appl. Phys. 123, 115118 (2018).
https://doi.org/10.1063/1.5023891
17. A.V. Bodnaruk, V.M. Kalita, M.M. Kulyk, A.F. Lozenko, S.M. Ryabchenko, A.A. Snarskii, M. Shamonin. Temperature blocking and magnetization of magnetoactive elastomers. J. Magn. Magn. Mater. 471, 464 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.10.005
18. A.V. Bodnaruk, A. Brunhuber, V.M. Kalita, M.M. Kulyk, P. Kurzweil, A.A. Snarskii, M. Shamonin. Magnetic anisotropy in magnetoactive elastomers, enabled by matrix elasticity. Polymer 162, 63 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.polymer.2018.12.027
19. A.A. Snarskii, D. Zorinets, M. Shamonin, V.M. Kalita. Theoretical method for calculation of effective properties of composite materials with reconfigurable microstructure: Electric and magnetic phenomena. Physica A 535, 122467 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.physa.2019.122467
20. A.T. Clark, D. Marchfield, Z. Cao, T. Dang, N. Tang, D. Gilbert, X.M. Cheng. The effect of polymer stiffness on magnetization reversal of magnetorheological elastomers. APL Materials 10, 041106 (2022).
https://doi.org/10.1063/5.0086761
21. K. Jing, H. Li, H. Xiang, X. Peng. A new model to describe the effective magnetic properties of magnetorheological elastomers. Physics 7, 21 (2025).
https://doi.org/10.3390/physics7020021
22. M. Sch¨umann, Th. Gundermann, S. Odenbach. Microscopic investigation of the reasons for field-dependent changes in the properties of magnetic hybrid materials using X-ray microtomography. Arch. Appl. Mech. 89, 77 (2019).
https://doi.org/10.1007/s00419-018-1453-z
23. K. Chen, M. Watanabe, Y. Takeda, T. Maruyama, M. Uesugi, A. Takeuchi, T. Mitsumata. In situ observation of the movement of magnetic particles in polyurethane elastomer densely packed magnetic particles using synchrotron radiation X-ray computed tomography. Langmuir 38, 13497 (2022).
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c02004
24. T. Mitsumata, S. Ohori, A. Honda, M. Kawai. Magnetism and viscoelasticity of magnetic elastomers with wide range modulation of dynamic modulus. Soft Matter 9, 904 (2013).
https://doi.org/10.1039/C2SM26717A
25. B.I. Lev. Cellular structure in condensed matter. Mod. Phys. Lett. B 27, 1330020 (2013).
https://doi.org/10.1142/S0217984913300202
26. A.K. Sarychev, A.P. Vinogradov. Effective medium theory for the magnetoconductivity tensor of disordered material. Phys. Status Solidi B 117, K113 (1983).
https://doi.org/10.1002/pssb.2221170252
27. A.A. Snarskii, M. Shamonin, P. Yuskevich, D.V. Saveliev, I.A. Belyaeva. Induced anisotropy in composite materials with reconfigurable microstructure: Effective medium model with movable percolation threshold. Physica A 560, 125170 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.physa.2020.125170
28. B. Budiansky. On the elastic moduli of some heterogeneous materials. J. Mech. Phys. Solids 13, 223 (1965).
https://doi.org/10.1016/0022-5096(65)90011-6
29. A.A. Snarskii, M. Shamonin, P. Yuskevich. Effect of magnetic-field-induced restructuring on the elastic properties of magnetoactive elastomers. J. Magn. Magn. Mater. 517, 167392 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.167392
30. A.A. Snarskii, M. Shamonin, P. Yuskevich. Effective medium theory for the elastic properties of composite materials with various percolation thresholds. Materials 13, 1243 (2020).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
