Вы здесь

Создан материал с магнитной памятью формы

Сообщение об ошибке

Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable в функции antispam_user_load() (строка 1545 в файле /home/nikolai3/6.nikolai3.z8.ru/docs/sites/all/modules/antispam/antispam.module).
Создан материал с магнитной памятью формы

Исследователи из Института Пола Шеррера PSI и ETH Zurich разработали новый материал, который сохраняет заданную форму, когда он помещается в магнитное поле. Это композитный материал, состоящий из двух компонентов. В отличие от предыдущих материалов с памятью формы, он состоит из полимера и капель так называемой магнитореологической жидкости. Области применения этого нового типа композиционных материалов включают медицину, аэрокосмическую промышленность, электронику и робототехнику. В настоящее время исследователи публикуют свои результаты в научном журнале Advanced Materials.

Это похоже на магический трюк: магнит отходит от черной витой полосы, и полоса расслабляется без какого-либо дополнительного эффекта. То, что похоже на магию, можно объяснить магнетизмом. Черная лента состоит из двух компонентов: полимера на основе силикона и небольших капель воды и глицерина, в которых плавают мельчайшие частицы карбонильного железа. Последние обеспечивают магнитные свойства материала и память его формы. Если композитный материал с помощью пинцета принудительно принимает определенную форму, а затем подвергается воздействию магнитного поля, он сохраняет свою форму даже после удаления пинцета. Только когда магнитное поле также удалено, материал возвращается к своей первоначальной форме.

До сих пор сопоставимые материалы состояли из полимера и внедренных металлических частиц. Вместо этого исследователи из PSI и ETH Zurich использовали капли воды и глицерина, чтобы вставить магнитные частицы в полимер. Таким образом, они создали дисперсию, подобную той, которая обнаружена в молоке. В молоке мелкие жировые капли тонко диспергируются в водном растворе. Они по существу ответственны за белый цвет.

Точно так же капли магнитореологической жидкости тонко распределены в новом материале. «Поскольку магнитно-чувствительная фаза, диспергированная в полимере, представляет собой жидкость, силы, возникающие при приложении магнитного поля, намного больше, чем сообщалось ранее», – объясняет Лаура Хейдерман, руководитель группы мезоскопических систем в PSI и профессор ETH Zurich. Если магнитное поле действует на композитный материал, оно становится жестким. «Эта новая материальная концепция может появиться только благодаря совместной работе групп, обладающих опытом в двух совершенно разных областях – магнитных и мягких материалах», – говорит Хейдерман.

Исследователи изучили новый материал с помощью швейцарского источника света SLS в PSI, среди прочего. С помощью рентгеновских томографических изображений, полученных с помощью этого источника света, они обнаружили, что длина капель в полимере увеличивается под воздействием магнитного поля и что частицы карбонильного железа в жидкости выравниваются, по меньшей мере, частично вдоль линий магнитного поля. Эти два фактора увеличивают жесткость тестируемого материала до 30 раз.

Тот факт, что память формы нового материала активируется магнитными полями, предлагает дополнительные преимущества в дополнение к более высокой силе. Большинство материалов с памятью формы реагируют на изменения температуры. В медицинских приложениях две проблемы возникают в результате. Во-первых, чрезмерное тепло повреждает собственные клетки организма. Во-вторых, не всегда возможно гарантировать равномерное нагревание объекта, который запоминает его форму. Оба недостатка можно избежать, включив память формы с помощью магнитного поля.

«С нашим новым композитным материалом мы сделали еще один важный шаг к упрощению компонентов в широком спектре приложений, таких как медицина и робототехника», – говорит ETH Zurich и исследователь материалов PSI Паоло Теста, первый автор исследования. «Поэтому наша работа служит отправной точкой для нового класса механически активных материалов».

Многочисленные приложения в медицине, космическом полете, электронике и робототехнике возможны для материалов с памятью формы. Например, катетеры, которые изменяют жесткость, когда их проталкивают через кровеносные сосуды к месту операции во время малоинвазивных операций. В освоении космоса материалы с памятью формы пользуются спросом на шинах для вездеходов, которые самостоятельно накачиваются или снова складываются. В электронике мягкие функциональные материалы могут быть использованы в гибких силовых или информационных кабелях в носимых устройствах и в роботах, которые могут выполнять механические движения без двигателя.

Категория: 
Материаловедение

Добавить комментарий