Microwave response of anisotropic magnetorheological elastomers: Model and experiments

Autores
Butera, Alejandro Ricardo; Alvarez, Nadia Roxana; Jorge, Guillermo Antonio; Ruiz, Mariano Manuel; Mietta, José Luis; Negri, Ricardo Martin
Año de publicación
2012
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
We present ferromagnetic resonance measurements of Fe3 O4 nanoparticles which have been dispersed in an elastomeric polymer [polydimethylsiloxane (PDMS)] at two different concentrations (5% and 15% w/w), and then cured in the presence of a uniform magnetic field. With this procedure it is possible to align the particles forming unidimensional needlelike cylindrical agglomerates with a relatively high length/diameter ratio. The dynamical response of this nanostructured composite has been characterized using ferromagnetic resonance at K band (24 GHz) and Q band (34 GHz). In both cases we have observed an anisotropic behavior in the resonance field when the external magnetic field is rotated from the direction of the needles to the perpendicular plane. However, the measured variation is considerably lower than the values expected for an array of perfectly homogeneous long cylinders in which the elongated shape causes a uniaxial anisotropy. Results have been analyzed using the standard Smit and Beljers formalism, considering a phenomenological shape factor, P, that accounts for the reduced anisotropy. Also an ellipticity factor in the cross section of the needles,r, and Gaussian fluctuations of the shape factor, σ P, are needed to explain the observed angular variation of the linewidth. The values of these parameters are consistent with data obtained at K and Q bands, supporting the proposed model, although some differences have been found for the two studied concentrations.
Fil: Butera, Alejandro Ricardo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
Fil: Alvarez, Nadia Roxana. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
Fil: Jorge, Guillermo Antonio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Bajas Temperaturas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Ruiz, Mariano Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Fil: Mietta, José Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Fil: Negri, Ricardo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Materia
ferromagnetic resonance
magnetite
nanoparticles
elastometers
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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In both cases we have observed an anisotropic behavior in the resonance field when the external magnetic field is rotated from the direction of the needles to the perpendicular plane. However, the measured variation is considerably lower than the values expected for an array of perfectly homogeneous long cylinders in which the elongated shape causes a uniaxial anisotropy. Results have been analyzed using the standard Smit and Beljers formalism, considering a phenomenological shape factor, P, that accounts for the reduced anisotropy. Also an ellipticity factor in the cross section of the needles,r, and Gaussian fluctuations of the shape factor, σ P, are needed to explain the observed angular variation of the linewidth. The values of these parameters are consistent with data obtained at K and Q bands, supporting the proposed model, although some differences have been found for the two studied concentrations.Fil: Butera, Alejandro Ricardo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Alvarez, Nadia Roxana. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física. Laboratorio de Resonancias Magnéticas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Jorge, Guillermo Antonio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física. Laboratorio de Física de Bajas Temperaturas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ruiz, Mariano Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. 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