Científicos rusos han desarrollado un material compuesto flexible que puede convertir campos magnéticos en electricidad, según informó el servicio de prensa del Ministerio de Ciencia y Educación Superior de la Federación Rusa. El desarrollo está destinado a ser utilizado en la industria.
Los científicos crearon un material compuesto flexible basado en polímeros y nanopartículas de ferrita de cobalto, capaz de transformar campos magnéticos en voltaje eléctrico. Esta transformación se puede utilizar en la creación de sensores, dispositivos inalámbricos y sistemas de recolección de energía capaces de funcionar utilizando los campos magnéticos circundantes, en lugar de electricidad.
En la electrónica moderna, son importantes los materiales que pueden convertir eficazmente diversas formas de energía, por ejemplo, la magnética en eléctrica. Los multiferroicos, que poseen propiedades magnéticas y eléctricas, se utilizan en sensores, sistemas de almacenamiento de datos y dispositivos para la recolección de energía. Se diferencian de los materiales electrónicos comunes, que actúan solo con electricidad. Gracias a su capacidad para reaccionar a los campos magnéticos y eléctricos simultáneamente, los multiferroicos permiten crear dispositivos más compactos y energéticamente eficientes.
Pero la mayoría de los multiferroicos son rígidos y frágiles, lo que los hace inadecuados para la electrónica flexible. Por lo tanto, los especialistas están trabajando en la creación de análogos elásticos que conserven una alta eficiencia de conversión de energía. Empleados de la Universidad Federal Báltica Immanuel Kant, la Universidad Estatal de Moscú M. V. Lomonosov y el Instituto de Compuestos Organoelementales A. N. Nesmeyanov de la Academia de Ciencias de Rusia resolvieron con éxito esta tarea.
Los científicos eligieron como base un elastómero de silicona, un polímero blando y flexible a base de compuestos organosilícicos. Lo combinaron con una película de fluoruro de polivinilideno, capaz de generar electricidad al deformarse. A esta mezcla se añadieron nanopartículas de ferrita de cobalto. Además, los especialistas crearon muestras donde parte de los iones de cobalto en las nanopartículas se reemplazaron con zinc o níquel, lo que permitió cambiar las propiedades magnéticas del material.
Colocaron los compuestos en un campo magnético variable con diferente fuerza en diferentes puntos. Bajo la influencia del campo, el elastómero de silicona con nanopartículas se doblaba y deformaba la capa de fluoruro de polivinilideno. Este material, a su vez, creaba un voltaje eléctrico.
Resultó que los campos magnéticos se convierten más eficazmente en voltaje eléctrico con la ayuda de una muestra en la que el cobalto se reemplaza parcialmente con zinc. Este material resultó ser tres veces más eficaz que la ferrita de cobalto pura y comparable con algunos generadores piezoeléctricos en sensores inalámbricos.
Hemos demostrado que incluso pequeños cambios en la composición de las nanopartículas pueden aumentar significativamente el efecto magnetoeléctrico. Esto es especialmente importante para la creación de dispositivos compactos y ligeros, por ejemplo, elementos de alimentación para la electrónica portátil. En el futuro, estos materiales pueden sentar las bases de tecnologías energéticamente eficientes que recolecten energía de los campos electromagnéticos circundantes. Planeamos comenzar a fabricar un prototipo y ofrecer un dispositivo que se caracterice por su bajo costo, resistencia y ligereza.
Anteriormente, científicos de la HSE descubrieron cómo alcanzar la superconductividad a temperaturas elevadas. Físicos rusos lograron provocar la transición de la materia a un estado especial a través del caos correlacionado.
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