Mechanics of Elastic Materials in Electromagnetic Fields

Sodomka, Ondřej

Mechanics of Elastic Materials in Electromagnetic Fields

dc.contributor.author	Sodomka, Ondřej
dc.date.accessioned	2026-03-24T07:14:38Z
dc.date.available	2026-03-24T07:14:38Z
dc.date.issued	2026
dc.description.abstract	Magnetoreologické elastomery (MRE) jsou kompozity složené z magneticky aktivních částic rozptýlených v elastomerních matricích, které umožňují měnit mechanické vlastnosti a stavy vlivem vnějšího magnetického pole. Tato disertační práce zkoumá MRE pro soft-robotická zařízení a zabývá se vztahem mezi elasticitou materiálu a působící magnetickou silou. Studie materiálů porovnává magneticky měkká (např. karbonylové železo, Fe-Si) a tvrdá (např. NdFeB, ferity) plnění a hodnotí jejich vliv na mechanické a magnetické vlastnstosti. Experimentální část zkoumá vliv topologie MRE a výrobu tenkých vrstev pomocí spin-coatingu se zachováním flexibility při vysokém plnění částicemi, a vyvíjí multikomponentní elastomery kombinující magneticky tvrdá a měkká plnění k dosažení laditelné hystereze a vnějším polem ovladatelné remanentní indukce. Aplikace jsou demonstrovány prostřednictvím magneticky ovládaných peristaltických čerpadel v makro- a mikro-měřítku, podporovaných simulacemi metody konečných prvků a experimentálním ověřením. Výzkum přispívá k současným znalostem o MRE a zavádí nové koncepty, které přispívají k vývoji kompaktních, efektivních a plně měkkých robotických systémů. Hlavní přínos této disertační práce pro širší výzkumnou komunitu spočívá v analýze materiálů, která poskytuje jak metodologické know-how, tak systematicky změřené vlastnosti MRE. Originálním výsledkem je koncept elektropermanentních elastomerů a elektropermanentních slitin, které představují nejnovější výsledky tohoto výzkumu a budou tvořit základ pro další výzkumné studie.	cs
dc.description.abstract-translated	Magnetorheological elastomers (MRE) are composites consisting of magnetically active particles dispersed in elastomeric matrices, which allow the mechanical properties and states to be changed by an external magnetic field. This dissertation researches MREs for soft-robotic devices and examines the inherent relationship between material elasticity and the applied magnetic force. The study of materials compares magnetically soft (e.g., carbonyl iron, Fe-Si) and hard (e.g., NdFeB, ferrites) fillings and evaluates their influence on the mechanical and magnetic properties. The experimental part investigates the influence of MRE topology and thin film production using spin coating while maintaining flexibility at high filling ratios, and develops multicomponent elastomers combining magnetically hard and soft fillers to achieve tunable hysteresis and externally field-controllable remanence. Applications are demonstrated through magnetically controlled peristaltic pumps on a macro- and micro-scale, supported by finite element method simulations and experimental verification. The research contributes to the current knowledge of MRE and introduces novel concepts, contributing to the development of compact, efficient, and fully soft robotic systems. The main contribution of this dissertation to the broader research community lies in the material analysis, which provides both methodological know-how and systematically measured characteristics of MRE. The original result is the concept of electropermanent elastomers and electropermanent alloys, which constitute the most novel outcomes of this research and will form the basis for further research investigations.	en
dc.description.department	Katedra elektrotechniky a počítačového modelování	cs
dc.description.result	Obhájeno	cs
dc.format	92 s.	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11025/67348
dc.language.iso	en	en
dc.publisher	Západočeská univerzita v Plzni	cs
dc.rights	Plný text práce je přístupný bez omezení.	cs
dc.rights.access	openAccess	en
dc.subject	magnetoreologické elastomery	cs
dc.subject	adiční silikony	cs
dc.subject	magnetické částice	cs
dc.subject	magnetická hystereze	cs
dc.subject	mechanika kontinua	cs
dc.subject	tahová charakteristika	cs
dc.subject	magnetizmus	cs
dc.subject	mikrofluidika	cs
dc.subject	peristaltická čerpadla	cs
dc.subject.translated	magnetorheological elastomers	en
dc.subject.translated	silicone rubbers	en
dc.subject.translated	magnetic particles	en
dc.subject.translated	hysteresis measurements	en
dc.subject.translated	continuum mechanics	en
dc.subject.translated	stress-strain characteristics	en
dc.subject.translated	magnetic field	en
dc.subject.translated	microfluidics	en
dc.subject.translated	peristaltic pumps	en
dc.thesis.degree-grantor	Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta elektrotechnická	cs
dc.thesis.degree-level	Doktorský	cs
dc.thesis.degree-name	Ph.D.	cs
dc.title	Mechanics of Elastic Materials in Electromagnetic Fields	en
dc.type	disertační práce	cs
local.files.count	5	*
local.files.size	55457973	*
local.has.files	yes	*