|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ПсковГУ |
||
Активные системы, основанные на контролируемой частица-матрица взаимосвязи в магнитных композиционных материалах, применяемые для локомоции и манипуляцииНИР
- Руководитель НИР: Налетова В.А.
- Участники НИР: Виноградова А.С., Волкова Т.И., Калмыков С.А., Лукашевич М.В., Меркулов Д.И., Меснянкин С.Ю., Муравлёв А.В., Пелевина Д.А., Турков В.А.
- Подразделение: 111 Лаборатория физико-химической гидродинамики
- Срок исполнения: 1 января 2014 г. - 31 декабря 2015 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 14-01-91330 ННИО_а
- Номер ЦИТИС: 01201463637
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Механика сред, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями
- ПН России: Индустрия наносистем
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
-
Рубрики ГРНТИ:
- 30.51.25 Физико-химическая гидродинамика
-
Ключевые слова:
мобильные системы, гели, композиты, намагничивающиеся среды, двухфазные коллоидные жидкости, локомоция
-
Описание:
Теоретическое и экспериментальное исследование поведения в магнитных полях тел из намагничивающихся сред позволит предложить новые принципы создания движения и оптимизировать предложенные ранее способы движения. Предполагается изучить: - деформацию намагничивающегося сферического тела в однородном приложенном магнитном поле; - растяжение или сжатие длинного цилиндрического тела из несжимаемого намагничивающегося полимера в произвольном неоднородном магнитном поле в случаях, когда полимер описывается моделью Гука или Муни - Ривлина; - поведение намагничивающегося вытянутого тела во вращающемся поле; - возможность создания вибрации с помощью тела из намагничивающегося полимера в переменном магнитном поле; - физические свойства намагничивающегося полимера и создать методику определения коэффициентов модели такой среды. Результаты исследования позволят предложить и оптимизировать прототипы автономных систем локомоции и других устройств на основе намагничивающихся сред, которые можно использовать в медицинских или биологических исследованиях.
-
Основные результаты:
- Теоретически исследована деформация сферического тела из намагничивающегося эластомера в однородном приложенном магнитном поле. Показана возможность существования трех равновесных форм такого тела в некотором диапазоне значений приложенного однородного магнитного поля. Энергия тела в магнитном поле в этом случае имеет два минимума, соответствующие двум равновесным формам тела, которые могут реализоваться в эксперименте. Показана возможность существования скачкообразного изменения формы тела при квазистатическом изменении величины магнитного поля. Предсказан гистерезис формы тела при циклическом квазистатическом изменении величины магнитного поля. - Теоретически исследована деформация длинного тонкого цилиндрического тела из несжимаемого намагничивающегося эластомера в неоднородном магнитном поле. Рассмотрены случаи, когда упругие свойства описываются либо моделью Гука либо моделью Муни-Ривлина. Показано, что в случае некоторого неоднородного распределения объемной магнитной силы, направленной по оси тела, могут существовать несколько равновесных форм тела. Рассмотрены несколько способов создания такого магнитного поля. - Проведено сравнение расчетов по предложенной модели, описывающей деформацию длинного тонкого цилиндрического тела из феррогеля, и известных из литературы экспериментальных данных. Показано хорошее совпадение теоретических и экспериментальных данных. - Наблюдаемая в известных экспериментах «магнитная пластичность» объяснена найденными в данном исследовании возможностями существования многозначности формы тела в однородном поле (связанные с искажением приложенного поля телом) и (или) в неоднородном магнитном поле (связанные с перемещением части тела в область с другими значениями неоднородного магнитного поля). - Проведено экспериментальное исследование вращения вытянутого тела из намагничивающегося эластомера, помещенного в жидкость, во вращающемся однородном магнитном поле. Исследована возможность создания направленного движения тела из намагничивающегося эластомера (движителя) вдоль горизонтального дна сосуда во вращающемся магнитном поле. Проведено сравнение движения вытянутого тела из намагничивающегося эластомера с движением капли магнитной жидкости во вращающемся магнитном поле. Обнаружено, что тело из эластомера вращается в направлении вращения поля и движется вдоль дна только в одну сторону, тогда как капля при определенных условиях может двигаться в противоположную сторону. - Сконструирована электромагнитная установка, создающая переменное магнитное поле. Изучена вибрация тела из намагничивающегося эластомера в переменном магнитном поле. - Создана экспериментальная установка для определения коэффициентов, описывающих упругие свойства, намагничивающегося эластомера.
- Добавил в систему: Налетова Вера Арсеньевна
Соисполнители НИР
| Технический университет Ильменау | Соисполнитель |
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Активные системы, основанные на контролируемой частица-матрица взаимосвязи в магнитных композиционных материалах, применяемые для локомоции и манипуляции |
| Результаты этапа: - Теоретически исследована деформация сферического тела из намагничивающегося полимера в однородном приложенном магнитном поле. Показана возможность существования трех равновесных форм такого тела в некотором диапазоне значений приложенного однородного магнитного поля. Энергия тела в магнитном поле в этом случае имеет два минимума, соответствующие двум равновесным формам тела, которые могут реализоваться в эксперименте. Показана возможность существования скачкообразного изменения формы тела при квазистатическом изменении величины магнитного поля. Предсказан гистерезис формы тела при циклическом квазистатическом изменении величины магнитного поля. - Теоретически исследована деформация длинного тонкого цилиндрического тела из несжимаемого намагничивающегося полимера в неоднородном магнитном поле. Показано, что в случае некоторого неоднородного распределения объемной магнитной силы, направленной по оси тела, могут существовать несколько равновесных форм тела. Рассмотрены несколько способов создания такого магнитного поля. - Найденные в данном исследовании возможности существования многозначности формы тела в однородном поле (связанные с искажением приложенного поля телом) и (или) в неоднородном магнитном поле (связанные с перемещением части тела в область с другими значениями неоднородного магнитного поля) могут быть причиной наблюдаемой в известных экспериментах «магнитной пластичности». - Проведено экспериментальное исследование вращения вытянутого тела из намагничивающегося полимера, помещенного в жидкость, во вращающемся однородном магнитном поле. Исследована возможность создания направленного движения тела из намагничивающегося полимера (движителя) вдоль горизонтального дна сосуда во вращающемся магнитном поле. Проведено сравнение движения вытянутого тела из намагничивающегося полимера с движением капли магнитной жидкости во вращающемся магнитном поле. Обнаружено, что тело из полимера вращается в направлении вращения поля и движется вдоль дна только в одну сторону, тогда как капля при определенных условиях может двигаться в противоположную сторону. | ||
| 2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Активные системы, основанные на контролируемой частица-матрица взаимосвязи в магнитных композиционных материалах, применяемые для локомоции и манипуляции |
| Результаты этапа: - Проведено сравнение расчетов по предложенной в данном проекте модели, описывающей деформацию длинного тонкого цилиндрического тела из намагничивающегося эластомера, и известных из литературы экспериментальных данных. Показано хорошее совпадение теоретических и экспериментальных данных. - Теоретически описана деформация тела из несжимаемого намагничивающегося эластомера в неоднородном магнитном поле в случаях, когда полимер описывается моделью Муни-Ривлина, которая описывается двумя константами. Исследовано влияние этих параметров и их отношения на возможность существования нескольких равновесных форм. Показано, что когда их отношение равно нулю, неоднозначность равновесных форм наблюдается для максимально широкого диапазона параметров. - Сконструирована электромагнитная установка, создающая переменное магнитное поле. Изучена вибрация тонкого тела из намагничивающегося эластомера в переменном магнитном поле. Показано, амплитуда колебания тела нелинейно зависит от частоты колебания магнитного поля. - Сконструирована экспериментальна установка для определения коэффициентов, описывающих упругие свойства, намагничивающегося эластомера. Получены зависимости модуля упругости (первого коэффициента в модели Муни-Ривлина) от удлинения различных образцов. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".