Magneto-Active Polymers: Characterization and Modeling for Engineered Microstructures

磁活性聚合物:工程微结构的表征和建模

基本信息

  • 批准号:
    0900342
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.59万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-07-01 至 2014-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research objective of this award is to gain understanding of the basic science governing the behavior and tunability of Magneto-Active Polymers (MAPs). These polymer based composites with a filler of magnetic particles have the ability to change their size, stiffness, water retention and other magneto-mechanical properties when exposed to a magnetic field. The specific changes desired can be engineered into the microstructure of the materials by controlling the local elastic and magnetic ordering during the cure process as well as manipulating a variety of other synthesis conditions. This is only possible with a thorough understanding of the behavior of MAPs and a predictive model of this behavior. The specific aims of this project are: (1) the experimental characterization of MAP magneto-mechanical property dependencies, (2) micromechanics-based analytical models explaining the behavior of MAPs, (3) quantitative prediction of the performance of MAP-based devices, and (4) synthesizing protocols for MAPs with an engineered microstructure. The successful completion of this research will enable applications that will transform not only how MAPs are used but also the capability of technology in fields ranging from virtual and augmented reality to bio-medicine, noise and vibration control, and high resolution positioning. The research will be incorporated into the undergraduate and graduate curriculum through example problems and used in a broader educational effort to understand the instructional pedagogy for teaching ill-structure problem solving. Additionally, the personnel development of this project will involve training PhD and Masters level students as well as undergraduate researchers recruited through minority programs at Iowa State University. These students will gain valuable technical abilities as well as mentoring, team work, and other non-technical skills. The research will also be simplified into hands on activities for K-12 students and will be used in collaboration with a variety of existing programs.
该奖项的研究目标是了解控制磁活性聚合物(MAP)的行为和可调性的基础科学。 这些带有磁性颗粒填料的聚合物基复合材料在暴露于磁场时能够改变其尺寸、刚度、保水性和其他磁机械性能。 通过在固化过程中控制局部弹性和磁有序以及操纵各种其他合成条件,可以将所需的具体变化设计到材料的微观结构中。 只有彻底了解 MAP 的行为以及该行为的预测模型,这才有可能实现。 该项目的具体目标是:(1) MAP 磁机械属性依赖性的实验表征,(2) 基于微力学的分析模型解释 MAP 的行为,(3) 定量预测基于 MAP 的器件的性能,以及 (4) 合成具有工程微观结构的 MAP 协议。 这项研究的成功完成将使应用程序不仅改变地图的使用方式,而且改变从虚拟和增强现实到生物医学、噪声和振动控制以及高分辨率定位等领域的技术能力。 该研究将通过示例问题纳入本科生和研究生课程,并用于更广泛的教育工作,以了解解决不良结构问题的教学法。 此外,该项目的人员发展将涉及培训博士和硕士水平的学生以及通过爱荷华州立大学少数族裔项目招募的本科研究人员。 这些学生将获得宝贵的技术能力以及指导、团队合作和其他非技术技能。 该研究还将简化为 K-12 学生的实践活动,并将与各种现有项目合作使用。

项目成果

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