КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-71-10002
НазваниеМатематическое моделирование и создание прототипов мобильных систем и приводов на основе магнитоуправляемых микро и нано- композитных материалов
Руководитель Пелевина Дарья Андреевна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-312 - Физико-химическая гидродинамика
Ключевые слова магнитные жидкости, намагничивающиеся эластомеры, создание направленного движения, магнитное поле, движители и приводы, насосы-дозаторы
Код ГРНТИ30.51.25
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы исследования влияния магнитного поля на деформацию и движение намагничивающихся композитных материалов (магнитных жидкостей, намагничивающихся эластомеров и др.). В магнитном поле на такие среды действуют магнитные силы (поверхностные или объемные), связанные с неоднородностью или скачками магнитной проницаемости. Магнитные силы вызывают изменение формы поверхности и движение внутри и вне объема намагничивающейся среды. Кроме магнитных сил на тела из намагничивающихся материалов могут действовать моменты сил, которые могут также использоваться для создания направленного движения. Это существенно влияет на поведение таких сред и должно учитываться при моделировании и математическом описании движения и деформации таких сред в магнитных полях, что является необходимым этапом в разработке новых принципов движения автономных мобильных роботов и приводов, содержащих в себе намагничивающиеся материалы.
Объектами исследования в данном проекте являются: намагничивающиеся эластомеры, представляющие собой композитные материалы на основе различных эластомеров с включениями намагничивающегося материала (твердых ферромагнитных частиц нано и микро размеров), и магнитные жидкости (коллоидные растворы ферромагнитных частиц нано размеров). Отметим, что эти материалы относятся к категории «умных материалов», свойства которых могут меняться в магнитном поле. В данном проекте делается акцент на исследовании особенности деформации конечных объемов таких сред в однородных магнитных полях и возможности использования этой деформации для создания направленного движения, например, для создания автономных мобильных роботов (движителей) и различных приводов. Особенность таких устройств заключается в том, они не содержат внутри себя моторов и твердых движущихся деталей, и могут иметь достаточно малые размеры.
Цели проекта
- теоретически и экспериментально изучить возможность использования деформации тел из изотропных и анизотропных намагничивающихся эластомеров в переменных во времени магнитных полях для создания автономных движителей; создать прототипы автономных движителей из намагничивающихся материалов, управляемых переменным однородным магнитным полем и построить математические модели, описывающие их движение;
- теоретически и экспериментально исследовать силовое взаимодействие тел из намагничивающихся материалов и магнитной жидкости, и исследовать возможность создания движения таких тел вдоль слоя магнитной жидкости в однородном магнитном поле;
- создать прототип насоса-дозатора на основе магнитной жидкости, взаимодействующей с телом из намагничивающегося эластомера, управляемый переменным однородным магнитным полем, и построить математическую модель, описывающую его работу.
Актуальность представленных фундаментальных исследований связана в первую очередь с возможностью прикладного применения полученных знаний и возможностью создания принципиальных новых способов создания направленного движения. Прототипы движителей и приводов, исследуемых в проекте, обладают рядом преимуществ, в частности, могут иметь малые размеры, что может быть использовано в микрофлюидике для интенсификации течений. Особенность таких устройств заключается в том, что источник движения – внешнее магнитное поле, созданное внешними по отношению к этим устройствам источниками. Такие устройства состоят из мягких полимерных материалов или магнитной жидкости, поэтому такие устройства могут найти свое применение в медицинских и биологических исследованиях.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ