Новости

Ученые УрФУ изучают свойства магнитных эластомеров

18 января 2021 Рубрика: Новости организаций Ключевые слова: УрФУ, магнитные эластомеры, сенсоры, компьютерное моделирование

Совместный проект ученых Уральского федерального университета и Дрезденского технического университета (Германия) получил поддержку в рамках конкурса РФФИ 2021 года на лучшие проекты фундаментальных научных исследований. Российский фонд фундаментальных исследований выделил 5 млн рублей на год на изучение магнитных эластомеров.

«Магнитные эластомеры — это гибридные материалы, состоящие из резиноподобного носителя с вкраплениями из магнитных частиц, — рассказывает руководитель российской группы проекта Софья Канторович. — Их структуру можно сравнить с булочкой с изюмом. Только вместо теста может быть упругий материал, а изюм — это магниты размером в несколько микрометров».

Частицы в таких системах могут быть самой разнообразной формы, обладать различными магнитными характеристиками. Это означает, что они могут быть как постоянными магнитами, так и намагничиваться во внешнем магнитном поле. Микромагниты способны притягиваться и отталкиваться друг от друга, в зависимости от их расположения, ориентации и внешних воздействий.

Это означает, что магнитные эластомеры могут активно реагировать на внешнее магнитное поле, изменяя свою форму, механические и магнитные свойства. Такого рода восприимчивость к магнитному полю делает эти материалы очень привлекательными для разработки сенсоров или для использования в медицине.

«Однако любому ясно, что при замешивании теста с изюмом не всегда удается добиться равномерного распределения ягод. Так и в магнитных эластомерах — их внутренняя структура определяется на этапе синтеза: как быстро затвердевает носитель, какие взаимодействия являются ключевыми, — подчеркивает Софья Канторович. — Важно отметить, что микроструктура эластомера не всегда, а точнее почти никогда, не является реализацией термодинамического равновесия».

Цель проекта — развить методы аналитического и компьютерного моделирования, которые позволят описать и предсказать взаимосвязь между методом синтеза и конечными магнито-механическими свойствами магнитных эластомеров.

«Результаты анализа позволят прогнозировать размер и топологию структур, возникающих в мягких магнитных композитах, — добавляет Софья Канторович, — а также физико-механические свойства композитов в зависимости от их внутреннего состава и особенностей полимеризации».

Учитывая удивительное разнообразие и сложность магнитных эластомеров, такой проект был бы неполным без экспериментов и создания реальных материалов. Этим будут заниматься ученые из Дрезденского технического университета. Они не только смогут проверить модели, но и будут использовать их для системного создания магнитных эластомеров с желаемыми свойствами.

«Магнитные эластомеры можно использовать для создания функциональных поверхностей с контролируемой смачиваемостью и искусственных мышц, — говорит Софья Канторович. — Также с их помощью можно производить высокоэффективные датчики ускорения, при условии, что мы добьемся контролируемого отклика на внешнее магнитное поле, поняв взаимосвязь синтеза, распределения магнитных частиц и магнитных упругих свойств. Данные исследования могут найти широкое применение в машиностроении, робототехнике, медицине».

Источник:

  • Пресс-служба УрФУ

Карточка организации:

Добавить комментарий

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4