Представьте себе «магнитную» жидкость, в которой плавают миллионы крошечных магнитов. Они настолько малы по размерам – всего 10-15 нанометров! Кстати, это меньше красных кровяных телец (порядка 7 микрометров) и меньше коварного вируса COVID-19 (50-200 нанометров).

20 лет кафедра теоретической и математической физики в УрФУ в сотрудничестве с Дрезденским техническим университетом (Германия) изучает и создает новые магнитные мягкие материалы. На уральской кафедре разрабатываются теории, а в немецких лабораториях профессора Оденбаха проводятся эксперименты.

Подробнее об исследовании удивительных свойств эластомеров «УР» рассказала руководитель российской группы проекта Софья Канторович.

– Магнитным жидкостям уже более 50 лет, а вот идея создавать магнитные эластомеры – резиноподобные материалы, в которые, как изюм в булку, натыканы маленькие магниты, – возникла совсем недавно. Одним из пионеров в создании таких эластомеров является команда профессора Оденбаха.

– Софья, в чем практическая польза такой «булочки с изюмом»?

– Эластомеры открывают перспективы создания точных датчиков ускорения, искусственных мышц или самоочищающихся покрытий.

– А как они действуют?

– Крошечные магнитные частицы размером 10-15 нанометров способны собираться в различного рода агрегаты или кластеры за счет магнитных сил. По форме такие кластеры напоминают цепочки, кольца или ветвящиеся структуры. А если дополнительно подействовать на такую систему внешним магнитным полем (например, поднести магнит), то кластеры станут больше, а еще и вытянутся по направлению поля. Это приводит к изменениям оптических, механических и реологических свойств. Например, жидкость из текучей может стать очень вязкой.

– И где эти свойства можно применять?

– Например, такие контролируемые превращения используются для создания амортизаторов. Магнитные жидкости используются также в медицине для направленного транспорта лекарств, так как движение частиц можно контролировать, изменяя внешнее магнитное поле.

– То есть у эластомера широкие возможности, и ваши исследования помогут их изучить?

– Мы осознаем весь потенциал этих материалов, но сегодня особенно остро встает проблема отсутствия систематических аналитических и компьютерных моделей для описания магнитных эластомеров и достоверного предсказания их свойств. Именно решению этой проблемы и посвящен наш совместный проект.

– Чем будет заниматься российская сторона, уральские ученые в этом проекте?

– Наша команда займется разработкой теоретической базы для создания магнитных эластомеров с желаемыми механическими и магнитными свойствами.

Напомним, совместный проект ученых Уральского федерального университета и Дрезденского технического университета (Германия) получил поддержку в рамках конкурса Российского фонда фундаментальных исследований 2021 года на лучшие проекты фундаментальных научных исследований. Фонд выделил 5 миллионов рублей на год на изучение магнитных эластомеров.