Analytical and Experimental Study of Magnetomechanical Properties of Magnetic Porous PDMS Sponge Under Non-Uniform Magnetic Fields

由 ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 12:45
文章英文标题
Analytical and Experimental Study of Magnetomechanical Properties of Magnetic Porous PDMS Sponge Under Non-Uniform Magnetic Fields
正文
磁性弹性体( MEs )通过磁力机械耦合作用响应一个外加磁场，其中MEs的力学性能随磁场强度的变化而变化。这些现象在均匀磁场下由于简单而得到了广泛的研究。本工作考察了磁场梯度对MEs力学性能和响应的影响。MEs是将羰基铁微粒( CI )嵌入到聚二甲基硅氧烷( PDMS )基体中制成的，随后被渲染成多孔状。以CI / PDMS质量比分别为0.2、0.6、1.0和1.4的4种不同的样品为研究对象，考察了CI浓度的影响。提出了进一步了解磁场梯度与材料响应之间相互作用的分析方法。随后用不同磁场存在下的压缩试验结果验证了所提理论。所提出的理论框架和实验方法可用于今后MEs的设计改进。
文章内容（英文）
Magnetic elastomers (MEs) respond to an applied magnetic field through magnetomechanical coupling, where the mechanical properties of the MEs change with magnetic field strength. These phenomena have been mostly studied under homogenous magnetic fields due to the simplicity. In this work, the effects of the magnetic field gradient on the mechanical properties and the response of the MEs was examined. MEs are made by embedding carbonyl iron microparticles (CI) into a polydimethylsiloxane (PDMS) matrix, which is later rendered porous. The influence of the CI concentration was investigated by manipulating four different samples with CI/PDMS weight ratios of 0.2, 0.6, 1.0, and 1.4. An analytical method was proposed to further understand the interactions of the magnetic field gradient and the material’s response. The proposed theory was later verified with experimental results from compression tests in the presence of different magnetic fields. The proposed theoretical framework and experimental methods can be used to improve the design of MEs in the future.
来源出处
Journal|[J]Journal of Applied MechanicsVolume 87, Issue 8. 2020.
DOI
https://doi.org/10.1115/1.4047178

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