×
20.07.2014
216.012.ddb8

МАГНИТНЫЙ ЭЛАСТОМЕР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к композиционным магнитным материалам. Предложен композиционный магнитный эластомер, состоящий из матрицы высокоэластичного полимера и наполнителя из магнитных частиц, причем в качестве наполнителя используются частицы электропроводящего магнитного наполнителя в концентрации 10-90 % общей массы, на поверхность которых предварительно нанесена пленка поверхностно-активного вещества. Технический результат - создание магнитного эластомера, характеризующегося высокой величиной магнитодиэлектрического эффекта и возможностью управления величиной диэлектрической проницаемости с помощью внешнего магнитного поля. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области композиционных магнитных материалов, конкретно к магнитореологическим эластомерам, состоящим из порошков магнитных микрочастиц, распределенных в матрице высокоэластичных полимеров.

Известен эластичный магнитный материал (патент RU 2015583, опубликован 30.06.1994), содержащий порошок феррита, термоэластопласт и модифицирующие добавки, а именно эластомерную составляющую и рубракс. Известен эластичный магнит (патент RU 2316073, опубликован 27.01.2008) с широким температурным диапазоном эксплуатации, однородный по составу и воспроизводимости свойств, что достигается за счет устранения седиментации наполнителя. Известен магнитореологический материал (заявка RU 95109903, публикация 10.04.1997), содержащий жидкий носитель, компонент в виде частиц и тиксотропную добавку, обеспечивающую стабильность против осаждения частиц. Известен также композиционный материал для поглощения электромагнитных волн (патент RU 2375395, опубликован 10.12.2009), содержащий полимерное диэлектрическое связующее (полиорганосилоксановый олигомер с добавкой катализатора) и магнитодиэлектрический тонкодисперсный наполнитель.

Наиболее близким к изобретению является магнитодиэлектрический материал на основе ультрадисперсного железа (патент RU 2044010, опубликован 20.09.1995), состоящий из эпоксидной смолы, аминного отвердителя и железного порошка, предлагаемый для изготовления магнитосопрягаемых элементов, магнитных экранов, шунтов, прокладок и т.п.

Недостатком указанных материалов является отсутствие возможности управления диэлектрической проницаемостью с помощью внешнего магнитного поля.

Техническим результатом, на получение которого направлено изобретение, является создание магнитного эластомера характеризующегося высокой величиной магнитодиэлектрического эффекта, то есть возможностью управления величиной диэлектрической проницаемости внешним магнитным полем.

Технический результат достигается в композиционном магнитном эластомере, который состоит из полимерной матрицы (где полимер выбран из ряда: натуральный каучук, акрилатный каучук, бутадиен-нитрильный каучук, бутадиеновый каучук, бутадиен-стирольный каучук, бутилкаучук, винилпиридиновый каучук, изопреновый каучук, карбоксилатный каучук, кремнийорганический каучук, полисульфидный каучук, уретановый каучук, фторкаучук, хлоропреновый каучук, хлорсульфированный полиэтилен, этилен-пропиленовый каучук) и наполнителя из магнитных проводящих частиц (например, Fe, FeNi, Co, Ni, FeNdB, SmCo, Alniko и т.п.) с размерами от десятков нанометров до десятков микрон. Композитный магнитный эластомер характеризуется тем, что магнитные частицы из-за высокой эластичности матрицы могут обратимо изменять свое взаимное положение и/или ориентацию под действием внешнего постоянного магнитного поля, что приводит к изменению эффективной диэлектрической проницаемости материала. Концентрация магнитного наполнителя СH составляет от 10 до 90% масс. Магнитный наполнитель перед его вводом в полимер, предварительно модифицирован, т.е. на его поверхность наносится пленка поверхностно-активного вещества для достижения лучшей совместимости с полимерной матрицей.

Благодаря варьированию рецептуры компонентов и их соотношения указанные материалы могут иметь в вулканизованном состоянии различное физическое состояние: от гелеобразного и эластомерного до стеклообразного. В ходе синтеза магнитного эластомера компоненты подбирают таким образом, чтобы его модуль упругости Юнга лежал в интервале 1-1000 кПа, предпочтительнее 10-100 кПа. В качестве дополнительной возможности для управления магнитным откликом материала осуществляют наведение в процессе его изготовления анизотропии с помощью внешнего однородного магнитного поля напряженностью от 0,1 до 1 Tл, прикладываемого к полимерному композиту в процессе полимеризации, что приводит к возникновению предпочтительного направления осей анизотропии частиц вдоль внешнего поля и оказывает влияние на магнитные свойства материала в целом, обуславливая анизотропию наблюдаемого магнитодиэлектрического эффекта.

На фиг.1 приведена зависимость диэлектрической проницаемости магнитного эластомера с частицами FeNdB (сплав FeNdB с атомным составом Nd2Fe14B и весовым соотношением компонентов Nd (неодим) ~30% Fe (железо) ~69-53,5% B (бор) ~1%) (75% масс.) от величины поля H. Размер частиц - 2 мкм. На фиг.2 приведена зависимость диэлектрической проницаемости магнитного эластомера с частицами Fe (80% масс.) от величины поля H (нужно на рисунке сделать поле в теслах, указать H и удалить надписи). Размер частиц - 3-5 мкм.

На фиг.1 и 2 приведены кривые зависимости магнитодиэлектрического эффекта при различных направлениях внешнего магнитного поля.

Изобретение осуществляется следующим образом. Полимер (из ряда: натуральный каучук, акрилатный каучук, бутадиен-нитрильный каучук, бутадиеновый каучук, бутадиен-стирольный каучук, бутилкаучук, винилпиридиновый каучук, изопреновый каучук, карбоксилатный каучук, кремнийорганический каучук, полисульфидный каучук, уретановый каучук, фторкаучук, хлоропреновый каучук, хлорсульфированный полиэтилен, этилен-пропиленовый каучук) со сшивающим агентом (катализатором полимеризации) смешивают с магнитным наполнителем. Компоненты подбирают таким образом, чтобы модуль упругости Юнга магнитного эластомера, получаемого в ходе синтеза, лежал в интервале 1-1000 кПа, предпочтительнее 10-100 кПа. Полученную смесь заливают в заданную форму и проводят процесс полимеризации.

Магнитный наполнитель перед его вводом в полимер предварительно модифицирован, т.е. на его поверхность наносится пленка поверхностно-активного вещества для достижения лучшей совместимости с полимерной матрицей. При получении композиций на основе указанных полимеров для модификации используется смесь триэтоксисилана и полиметилсилоксана (ПМС-100) в соотношении 1:1. Данную смесь наносят на поверхность магнитного наполнителя из раствора петролейного эфира в количестве 0,5% мас.

Свойства композитов различного состава приготовленных в присутствии внешнего магнитного поля 0,2 Тл на основе кремнийорганического каучука и магнитных наполнителей (сплав FeNdB с атомным состав Nd2Fe14B и весовым соотношением компонентов Nd (неодим) ~30% Fe (железо) ~69-53,5% B (бор) ~1%)), и порошок железа представлены в таблице.

Таблица
Тип наполнителя СH, % ε H=0 ε H=1,5 Тл Изменение ε в поле H=1,5 Тл, %
1 2 3 4 5
FeNdB 80 11 28 150
70 11 25 130
20 11 12 10
85 11 23 110
90 11 12 10
91 11 11 0-1
Fe 80 2,1 3,7 80
60 2,1 3,1 48
30 2,1 2,5 19
20 2,1 2,2 5
10 2,1 2,13 1
85 2,1 2,8 33
90 2,1 2,1 0

В таблице приведены составы различных композитов и их диэлектрические параметры (1 - тип наполнителя, 2 - массовая концентрация наполнителя, 3 - диэлектрическая проницаемость без поля, 4 - диэлектрическая проницаемость в поле 1,5 Тл, 5 - изменение диэлектрической проницаемости в поле 1,5 Тл).

Как видно из таблицы имеются оптимальные концентрации магнитного наполнителя, при которых изменение диэлектрической проницаемости максимально. При уменьшении концентрации изменение диэлектрической проницаемости уменьшается вследствие уменьшения концентрации активного компонента. При высокой концентрации наполнения эффект также уменьшается вследствие невозможности перестройки структуры композита под действием внешнего магнитного поля вследствие стерического фактора. То есть частицы настолько близко находятся друг к другу, что взаимное их перемещение под действием магнитного поля затруднено.

Диэлектрическая проницаемость магнитного эластомера меняется под действием внешнего магнитного поля вплоть до 150% в случае FeNdB наполнителя и до 80% для Fe наполнителя. Полевая зависимость динамической диэлектрической проницаемости имеет существенно нелинейный характер.

Наблюдается значительная анизотропия динамической диэлектрической проницаемости по отношению к взаимной ориентации постоянного магнитного поля и переменного электрического поля.

Наведение анизотропии в процессе изготовления магнитореологического эластомера с помощью внешнего однородного магнитного поля 0,1-1 Tл, приложенного в процессе полимеризации, является дополнительной возможностью управления магнитодиэлектрическим откликом.


МАГНИТНЫЙ ЭЛАСТОМЕР
МАГНИТНЫЙ ЭЛАСТОМЕР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 158.
10.01.2013
№216.012.18b6

Способ получения α,ω-бис(метилдифенилсилил)олигодиорганосилоксанов

Изобретение относится к способам получения олигодиорганосилоксанов, используемых в качестве рабочих жидкостей паромасляных вакуумных насосов для создания умеренного и сверхглубокого вакуума; в качестве рабочих тел капельных холодильников-излучателей бескаркасных систем отвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471818
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18f9

Устройство для получения карбидокремниевых волокон

Изобретение относится к устройствам для получения пиролизом монофиламентных карбидокремниевых волокон. Устройство для получения карбидокремниевых волокон состоит из одной или более камер. Каждая камера выполнена в виде стеклянной трубки с двумя штуцерами для подачи газовой смеси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471885
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c29

Способ получения β-карбида кремния

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Шунгит III-й разновидности, порошкообразное фенольное связующее и смазку смешивают. Полученную шихту вальцуют. Вальцованную массу измельчают, просеивают. Изготавливают заготовки методом компрессионного прессования. Заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472703
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.1ec7

Способ получения протонпроводящих мембран

Изобретение относится к способам получения протонпроводящих мембран, которые могут быть использованы в электрохимических источниках тока, например в среднетемпературных твердополимерных топливных элементах. Способ получения протонпроводящих мембран осуществляют путем обработки ортофосфорной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473380
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2a9c

Способ получения триэтоксисилана

Изобретение относится к способам получения триэтоксисилана, пригодного для производства моносилана для полупроводниковой техники и солнечной энергетики, а также для различных кремнийорганических жидкостей и полимеров. Предложен способ получения триэтоксисилана прямым взаимодействием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476435
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e1f

Устройство для получения борных волокон

Изобретение относится к устройствам для получения борных волокон. Устройство для получения борных волокон содержит сборный корпус, состоящий из стеклянных неразборных камер. Каждая камера содержит два ртутных и два газовых штуцера, выполненных в виде стеклянных трубок. Внутри каждой камеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477338
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.04.2013
№216.012.35e5

Способ получения силанов типа rsih диспропорционированием гидридалкоксисиланов типа rsih(or') (где n=0; 1; r=me; r'=me, et) и катализаторы для его осуществления

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Силаны типа RSiH получают диспропорционированием гидридалкоксисиланов типа RSiH(OR') (где n=0; 1; R=Me; R'=Me, Et) в присутствии гетерогенного катализатора - анионообменной смолы. Анионообменную смолу однократно обрабатывают сухим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479350
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4c2b

Композиция пастообразного ракетного горючего для прямоточных воздушно-реактивных двигателей с камерой дожигания

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к области получения пастообразных горючих для прямоточных воздушно-реактивных двигателей с камерой дожигания. Предлагается композиция, содержащая нанодисперсные порошки металлов. В качестве нанодисперсных порошков применяют порошок бора или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485081
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.5077

Способ получения органохлорсиланов методом газофазной термической конденсации и реактор для его осуществления

Изобретение относится к технологии получения органохлорсиланов. Предложен способ получения органохлорсиланов методом газофазной термической конденсации гидридхлорсиланов с хлорпроизводными олефинов и ароматических углеводородов, включающий подогрев исходных реагентов до температуры 100-300°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486192
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5078

Способ разделения смеси метилхлорсиланов и хлористого метила

Изобретение относится к способам разделения смеси хлористого метила (ХМ) и метилхлорсиланов (МХС), получаемой в процессе синтеза метилхлорсиланов из кремния и хлористого метила. Предложен способ, при котором конденсат хлористого метила и метилхлорсиланов собирают раздельно с высокотемпературной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486193
Дата охранного документа: 27.06.2013
Показаны записи 1-10 из 233.
10.01.2013
№216.012.18b6

Способ получения α,ω-бис(метилдифенилсилил)олигодиорганосилоксанов

Изобретение относится к способам получения олигодиорганосилоксанов, используемых в качестве рабочих жидкостей паромасляных вакуумных насосов для создания умеренного и сверхглубокого вакуума; в качестве рабочих тел капельных холодильников-излучателей бескаркасных систем отвода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471818
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18f9

Устройство для получения карбидокремниевых волокон

Изобретение относится к устройствам для получения пиролизом монофиламентных карбидокремниевых волокон. Устройство для получения карбидокремниевых волокон состоит из одной или более камер. Каждая камера выполнена в виде стеклянной трубки с двумя штуцерами для подачи газовой смеси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471885
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c29

Способ получения β-карбида кремния

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Шунгит III-й разновидности, порошкообразное фенольное связующее и смазку смешивают. Полученную шихту вальцуют. Вальцованную массу измельчают, просеивают. Изготавливают заготовки методом компрессионного прессования. Заготовки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472703
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.02.2013
№216.012.2a9c

Способ получения триэтоксисилана

Изобретение относится к способам получения триэтоксисилана, пригодного для производства моносилана для полупроводниковой техники и солнечной энергетики, а также для различных кремнийорганических жидкостей и полимеров. Предложен способ получения триэтоксисилана прямым взаимодействием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476435
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e1f

Устройство для получения борных волокон

Изобретение относится к устройствам для получения борных волокон. Устройство для получения борных волокон содержит сборный корпус, состоящий из стеклянных неразборных камер. Каждая камера содержит два ртутных и два газовых штуцера, выполненных в виде стеклянных трубок. Внутри каждой камеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477338
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.04.2013
№216.012.35e5

Способ получения силанов типа rsih диспропорционированием гидридалкоксисиланов типа rsih(or') (где n=0; 1; r=me; r'=me, et) и катализаторы для его осуществления

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Силаны типа RSiH получают диспропорционированием гидридалкоксисиланов типа RSiH(OR') (где n=0; 1; R=Me; R'=Me, Et) в присутствии гетерогенного катализатора - анионообменной смолы. Анионообменную смолу однократно обрабатывают сухим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479350
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4c2b

Композиция пастообразного ракетного горючего для прямоточных воздушно-реактивных двигателей с камерой дожигания

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к области получения пастообразных горючих для прямоточных воздушно-реактивных двигателей с камерой дожигания. Предлагается композиция, содержащая нанодисперсные порошки металлов. В качестве нанодисперсных порошков применяют порошок бора или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485081
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.5077

Способ получения органохлорсиланов методом газофазной термической конденсации и реактор для его осуществления

Изобретение относится к технологии получения органохлорсиланов. Предложен способ получения органохлорсиланов методом газофазной термической конденсации гидридхлорсиланов с хлорпроизводными олефинов и ароматических углеводородов, включающий подогрев исходных реагентов до температуры 100-300°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486192
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.5078

Способ разделения смеси метилхлорсиланов и хлористого метила

Изобретение относится к способам разделения смеси хлористого метила (ХМ) и метилхлорсиланов (МХС), получаемой в процессе синтеза метилхлорсиланов из кремния и хлористого метила. Предложен способ, при котором конденсат хлористого метила и метилхлорсиланов собирают раздельно с высокотемпературной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486193
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.06.2013
№216.012.508c

Способ повышения механических свойств полимерного нанокомпозиционного материала на основе анизодиаметрического наполнителя

Изобретение относится к способу повышения механических свойств полимерного нанокомпозиционного материала на основе анизодиаметрического наполнителя. Согласно способу экструдируют и затем прессуют полученный экструдат. После экструзии проводят рентгеноструктурный анализ РСА экструдата для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486213
Дата охранного документа: 27.06.2013
+ добавить свой РИД