可逆磁机械塌缩：软弹性基体中刚性夹杂的虚拟接触与分离

含有分布于软弹性基体中的颗粒状刚性夹杂的软弹性复合材料是开发软执行器或可调阻尼器件的候选材料。通过外部刺激可逆地驱动此类复合材料中的刚性夹杂相互靠近至近接触状态的可能性将带来重要益处。由于由此产生的机械硬化，可实现机械性能的显著调控。长期以来，关于嵌入的磁性颗粒的虚拟接触及随后的分离是否能在真实材料中实际观察到，以及若可以观察到该过程是否可逆，一直存在争论。在此，我们给出实验结果表明这一现象在现实中确实存在。我们的系统由嵌入在软弹性聚合物凝胶基体中、具有有限初始间距的两个顺磁性镍颗粒组成。在外磁场中的磁化调节颗粒间的磁吸引力并驱动该过程。我们通过不同的理论工具对该情形进行量化，即线性弹性理论框架下的显式解析计算、向简化偶极-弹簧模型的投影，以及详细的有限元模拟。从这些不同方法出发，我们得出结论：在我们的情形中，虚拟接触与分离的循环由于顺磁性颗粒间的相互磁化而表现出滞回行为。我们的结果对可逆可调机械阻尼器件的设计与构建具有重要意义。此外，我们向偶极-弹簧模型的投影使得我们的描述与各种相关系统（例如趋磁细菌中的磁小体丝）建立形式上的联系成为可能。