Abstrakt:
Cílem výzkumu je popsat reologické a transientní chování magnetoreologických kapalin a elastomerů pro hlubší pochopení samotného magnetoreologického efektu.

Cíle výzkumu:

• Pochopit a popsat reologické chování magnetoreologické kapaliny v „pinch“ zátěžném módu při aplikaci neuniformního magnetického pole.

• Pochopit a popsat rychlost řetězení částic v magnetoreologické kapalině při skokové změně magnetického pole.

• Pochopit transientní chování magneticky aktivních elastomerů.

Specifikace výzkumu:
Výzkum se zaměřuje na studium magnetoreologických (MR) kapalin a elastomerů.

MR kapalina je suspenze feromagnetických mikročástic v oleji. Při působení vnějšího magnetického pole se v kapalině vytvoří řetězce ferromagnetických částic, což vede k výraznému nárůstu její zdánlivé viskozity. Mezi hlavní výzvy patří pochopení mechanismu řetězení částic při skokové změně magnetického pole a popis reologického chování a mikrostruktury v „pinch“ zátěžném módu. Výzkumný tým vyvinul unikátní metodu a zařízení, které umožnuje popsat rychlost řetězení částic v magnetoreologické kapalině, a úspěšně zobecnil naměřená data pomocí bezrozměrných veličin, jako jsou Bighamovo či Masonovo číslo. Tým také jako první na světě za pomoci fluorescenčního mikroskopu popsal mikrostrukturální chování MR kapaliny v neuniformním magnetickém poli. Na základě měření byla verifikována hypotéza o vzniku Venturiho pseudo štěrbiny. Velikost této štěrbiny je možné moderovat velikostí magnetického pole. Tyto poznatky jsou zásadní pro hlubší pochopení samotného magnetoreologického efektu, který má široké využití v oblasti smart materiálů.

MR elastomer je kompozitní materiál složený z feromagnetických částic v elastomerní matrici. Při působení vnějšího magnetického pole je možné měnit tuhost či tlumení tohoto materiálu a také jeho rozměry tzv. magnetodeformací. Hlavní výzvou je pochopení transientního chování tohoto materiálu s cílem vyvinout efektivnější a rychlejší mikrosoft roboty pro různé technické aplikace. Tým provedl rozsáhlé experimentální studie, které detailně popisují, jak se mění transientní chování tohoto materiálů při různých způsobech magneto-mechanického zatěžování.

Publikace:
KUBÍK, M.; BORIN,D; ODENBACH,S. Transient dynamics of the field induced force in the isotropic magnetorheological elastomer. Smart Materials and Structures, 2023, vol. 32, no. 6, p. 1-11. ISSN: 1361-665X. https://doi.org/10.1088/1361-665X/acd0e5

KUBÍK, M.; VÁLEK, J.; ŽÁČEK, J.; JENIŠ, F.; BORIN, D.; STRECKER, Z.; MAZŮREK, I. Transient response of magnetorheological fluid on rapid change of magnetic field in shear mode. Scientific Reports, 2022, vol. 12, no. 1, p. 1-10. ISSN: 2045-2322. https://doi.org/10.1038/s41598-022-14718-5

KUBÍK, M.; ŽÁČEK, J.; GOLDASZ, J.; NEČAS, D.; SEDLAČÍK, M.; BLAHUTA, J.; BAŃKOSZ, W.; SAPINSKI, B. Grasping the behavior of magnetorheological fluids in gradient pinch mode via microscopic imaging. PHYSICS OF FLUIDS, 2024, vol. 36, no. 4, p. 042004-1 (042004-10 p.) ISSN: 1070-6631. https://doi.org/10.1063/5.0203804

Partneři a spolupráce:
Technická univerzita v Drážďanech, Mommsenstraße 11, 01069 Drážďany, Německo.

Technická univerzita v Krakově, Warszawska 24, 31-155 Krakov, Polsko.

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie (AGH), al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Krakov, Polsko.

Universidad de Granada, Avenida del Hospicio, S/N, Granada, Španělsko.

Universiti Teknologi Malaysia, Jalan Iman, 81310 Skudai, Johor, Malajsie.

Projekty:
Studium časové odezvy magnetoreologické kapaliny, Grantová agentura České republiky – Juniorské granty, 20-23261Y, 2020-2022.

Reologie magnetoreologických tekutin vystavených neuniformním magnetickým polím – pinch mode, Grantová agentura České republiky – LA granty, 21-45236L, 2021-2024.

Kontaktní osoba:
doc. Ing. Michal Kubík, Ph.D.