Архив рубрики ~Лента новостей~

Гибкий материал позволит преобразовывать магнитные поля в электричество

Гибкий материал позволит преобразовывать магнитные поля в электричество

Схема предложенного материала и его изгибание в градиентном магнитном поле.

Схема предложенного материала и его изгибание в градиентном магнитном поле.

© Makarova et al. / Polymers, 2025.

Ученые 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. Исследователи обнаружили, что наиболее эффективно материал функционирует, если использовать наночастицы, в которых часть ионов кобальта замещена на цинк (цинк-кобальтовый феррит). Такой композит генерировал напряжение, в три раза превышающее характеристики материала с феррит-кобальтовыми наночастицами и сопоставимое с некоторыми пьезоэлектрическими генераторами, применяемыми в беспроводных датчиках. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.

В современной электронике востребованы материалы, способные эффективно преобразовывать разные формы энергии друг в друга, например, магнитную в электрическую. Так, например, мультиферроики — материалы, сочетающие магнитные и электрические свойства, — используются в датчиках, системах хранения данных и устройствах для сбора энергии. В отличие от обычных электронных материалов, работающих исключительно на электричестве, мультиферроики способны одновременно реагировать на магнитные и электрические поля, благодаря чему на их основе можно создавать более компактные и энергоэффективные устройства. Однако большинство мультиферроиков — жесткие и хрупкие, из-за чего их не используют в гибкой электронике. Поэтому ученые стремятся создать эластичные аналоги, которые сохранили бы высокую эффективность преобразования энергии.

Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) с коллегами из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) и Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН (Москва) разработали магнитоэлектрический композит, состоящий из полимеров и наночастиц феррита кобальта.

За основу авторы взяли силиконовый эластомер — мягкий и эластичный полимер на основе кремнийорганических соединений. Его объединили с пленкой из поливинилиденфторида — полимера, который генерирует электрическое напряжение при деформации, например, сгибании. К этим соединениям исследователи добавили наночастицы феррита кобальта.

Кроме того, ученые создали образцы с использованием наночастиц в качестве наполнителя, у которых часть ионов кобальта была заменена на цинк или никель. Это позволило настроить магнитные свойства композита. Так, цинк уменьшил его сопротивление размагничиванию, а никель повысил магнитную восприимчивость, сделав материал более чувствительным к слабым магнитным полям.

Исследователи поместили полученные композиты в переменное магнитное поле, сила которого различалась в разных точках пространства. Под действием поля силиконовый эластомер, содержащий наночастицы, изгибался и деформировал слой поливинилиденфторида. Тот, в свою очередь, генерировал электрическое напряжение. Оказалось, что наиболее эффективно магнитные поля в электрическое напряжение преобразует образец, в котором использованы частицы с частичным замещением ионов кобальта ионами цинка. Его эффективность оказалась в три раза выше, чем у материала, изготовленного с частицами чистого феррита кобальта и была сопоставима с некоторыми пьезоэлектрическими генераторами, используемыми 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. В дальнейшем мы планируем выйти на изготовление прототипа и предложить альтернативный существующим аналогам прибор, который будет отличаться дешевизной, прочностью и легкостью», — рассказывает Валерия Родионова, кандидат физико-математических наук, директор НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ имени Иммануила Канта.

Источник: indicator.ru

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Архив рубрики ~Обо всем~ Физик производит расчеты «маневра Пикарда» из «Звездного пути». Новости робототехники Ультразвук предлагает масштабируемый путь к тактильному интеллекту для физического ИИ Архив рубрики ~Полезное~ Как скачать треки из SUNO без лимитов Архив рубрики ~Полезное~ Spotify показала плагины, которые режут расход токенов Claude Code на… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Россия выделяется плотной связкой университетов и компаний в ИИ-исследованиях Наукометрический… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Россияне начали прокачивать резюме мемами — и ИИ-рекрутеры ведутся Кандидаты… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Suno выпустила V6 — теперь с лицензированной музыкой и точечным… Архив рубрики ~Полезное~ Личный финансовый советник в кармане: 7 промптов для ChatGPT Если… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ DeepSeek выпустила V4.1-Flash — и «Flash» здесь не значит «слабая»… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Один вопрос вместо трёх переделок Стандартный сценарий: пишете задачу… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Gemini прямо с рабочего стола: Alt + Space и… Архив рубрики ~Обо всем~ Единая наука. Часть 2: Объекты, паттерны и абстракции Архив рубрики ~Обо всем~ Что нового на Peacock в сентябре 2026 года? Новые сезоны сериалов «Предатели», «Газета», премия «Эмми» и многое другое. Новости робототехники Компания Mecka AI приблизилась к оценке в 500 миллионов долларов в рамках сделки, инициированной Sequoia, на фоне ажиотажа вокруг данных для обучения роботов. Архив рубрики ~Обо всем~ Физик производит расчеты «маневра Пикарда» из «Звездного пути». Новости робототехники Ультразвук предлагает масштабируемый путь к тактильному интеллекту для физического ИИ Архив рубрики ~Полезное~ Как скачать треки из SUNO без лимитов Архив рубрики ~Полезное~ Spotify показала плагины, которые режут расход токенов Claude Code на… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Россия выделяется плотной связкой университетов и компаний в ИИ-исследованиях Наукометрический… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Россияне начали прокачивать резюме мемами — и ИИ-рекрутеры ведутся Кандидаты… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Suno выпустила V6 — теперь с лицензированной музыкой и точечным… Архив рубрики ~Полезное~ Личный финансовый советник в кармане: 7 промптов для ChatGPT Если… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ DeepSeek выпустила V4.1-Flash — и «Flash» здесь не значит «слабая»… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Один вопрос вместо трёх переделок Стандартный сценарий: пишете задачу… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Gemini прямо с рабочего стола: Alt + Space и… Архив рубрики ~Обо всем~ Единая наука. Часть 2: Объекты, паттерны и абстракции Архив рубрики ~Обо всем~ Что нового на Peacock в сентябре 2026 года? Новые сезоны сериалов «Предатели», «Газета», премия «Эмми» и многое другое. Новости робототехники Компания Mecka AI приблизилась к оценке в 500 миллионов долларов в рамках сделки, инициированной Sequoia, на фоне ажиотажа вокруг данных для обучения роботов.