Ученые из БФУ им. И. Канта и МГУ им. М.В. Ломоносова выяснили, что электрический отклик гибкого материала можно усилить, если заранее задать расположение магнитных частиц внутри полимерного слоя. Исследование опубликовано в Journal of Applied Polymer Science.
В пресс-службе Минобрнауки РФ поясняют, что речь идет о двухслойном композите. Один слой — пьезоэлектрический полимер, который превращает деформацию в электрический сигнал. Второй — магнитоактивный эластомер, мягкий полимер с микрочастицами железа. Обычно эти частицы распределены хаотично. Но исследователи при изготовлении воздействовали на материал магнитным полем, заставляя частицы выстроиться в параллельные цепочки. После затвердевания структура сохранялась.
Оказалось, что такой порядок существенно меняет поведение композита. Под действием переменного магнитного поля цепочки вызывают более выраженную и направленную деформацию. Она передается пьезоэлектрическому слою, и возникает более сильный электрический сигнал. Кроме того, материал с цепочечной структурой сохраняет стабильный отклик при изменении упругости полимерной основы — в отличие от композитов с хаотичным распределением частиц.
Если представить такой материал как "умный сэндвич", то одна его половина преобразует механическую деформацию в электрический сигнал, а вторая содержит крошечные частицы железа. Мы заранее выстроили их в цепочки, и оказалось, что именно такая архитектура позволяет гораздо эффективнее управлять деформацией всего композита под действием магнитного поля.
Подход позволяет настраивать свойства материала не только через химический состав, но и через внутреннюю структуру. Это важно для гибкой электроники, где материал должен оставаться мягким, деформируемым и при этом давать воспроизводимый сигнал. В перспективе такие композиты могут найти применение в гибких датчиках, носимой электронике, биосовместимых сенсорах и системах автономного сбора энергии. Следующий этап — разработка инженерных устройств, включая «умные» пластыри и энергонезависимые сенсоры.
Ранее Наука Mail рассказывала, что искусственные нейроны для вычислений сделали из мягких полимеров