Российские ученые разработали гибкий композитный материал. Он может превращать магнитные поля в электричество, сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ. Разработка предназначена для использования в промышленности.
Учёные создали гибкий композитный материал на основе полимеров и наночастиц феррита кобальта, способный преобразовывать магнитные поля в электрическое напряжение. Такое преобразование может использоваться при создании датчиков, беспроводных устройств и систем сбора энергии, способных работать, используя окружающие магнитные поля, а не электричество.
В современной электронике важны материалы, которые могут эффективно преобразовывать различные формы энергии, например, магнитную в электрическую. Мультиферроики, обладающие магнитными и электрическими свойствами, находят применение в датчиках, системах хранения данных и устройствах для сбора энергии. Они отличаются от обычных электронных материалов, действующих только на электричестве. Благодаря своей способности реагировать на магнитные и электрические поля одновременно, мультиферроики позволяют создавать более компактные и энергоэффективные устройства.
Но большинство мультиферроиков жесткие и хрупкие, что делает их непригодными для гибкой электроники. Поэтому специалисты работают над созданием эластичных аналогов, которые бы сохраняли высокую эффективность преобразования энергии. Сотрудники Балтийского федерального университета имени И. Канта, МГУ имени М. В. Ломоносова и Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова Российской академии наук успешно решили эту задачу.
Учёные выбрали в качестве основы силиконовый эластомер — мягкий и гибкий полимер на основе кремнийорганических соединений. Его соединили с пленкой из поливинилиденфторида, способного генерировать электричество при деформации. К этой смеси добавили наночастицы феррита кобальта. Также специалисты создали образцы, где часть ионов кобальта в наночастицах заменили на цинк или никель, что позволило изменить магнитные свойства материала.
Они поместили композиты в переменное магнитное поле с разной силой в разных точках. Под воздействием поля силиконовый эластомер с наночастицами изгибался и деформировал слой поливинилиденфторида. Этот материал, в свою очередь, создавал электрическое напряжение.
Выяснилось, что магнитные поля наиболее эффективно преобразуются в электрическое напряжение с помощью образца, в котором кобальт частично замещён цинком. Этот материал оказался в три раза эффективнее чистого феррита кобальта и сравним с некоторыми пьезоэлектрическими генераторами в беспроводных датчиках.
Мы показали, что даже небольшие изменения в составе наночастиц могут значительно усилить магнитоэлектрический эффект. Это особенно важно для создания компактных и легких устройств, например, элементов питания для носимой электроники. В будущем такие материалы могут лечь в основу энергоэффективных технологий, собирающих энергию из окружающих электромагнитных полей. Мы планируем выйти на изготовление прототипа и предложить прибор, который будет отличаться дешевизной, прочностью и легкостью.
Ранее учёные НИУ ВШЭ выяснили, как достичь сверхпроводимости при повышенных температурах. Российские физики смогли спровоцировать переход материи в особое состояние через коррелированный хаос.
Читайте ещё по теме:
Иновационную технологию для укрепления свайных фундаментов представили в СамГТУ
Для производства рентгеновской оптики: электронный нанолитограф модернизировали в России