Группа российских ученых из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта, Московского государственного университета имени Михаила Ломоносова и Института элементоорганических соединений Российской академии наук разработала новый гибкий материал, способный преобразовывать магнитные поля в электрическое напряжение. Об этом сообщило Министерство науки и высшего образования Российской Федерации.
Основу разработанного композита составляет силиконовый эластомер с добавлением наночастиц феррита кобальта, дополнительно усиленный пленкой из поливинилиденфторида (ПВДФ), который генерирует электрический заряд при механическом воздействии. Новая структура сочетает в себе эластичность и высокую эффективность преобразования энергии.
Подобные материалы востребованы в современной электронике, особенно в системах автономного питания, беспроводных сенсорах и устройствах сбора энергии. Технология позволяет использовать не электрические источники, а окружающие магнитные поля для питания электронных компонентов.
В отличие от большинства мультиферроиков, обладающих жесткой и хрупкой структурой, новая разработка отличается гибкостью, что открывает возможности для интеграции в носимую электронику и гибкие устройства. Ученые экспериментировали с составом наночастиц, включая частичное замещение ионов кобальта на цинк и никель. Это позволило тонко настроить магнитные характеристики материала.
В ходе испытаний выяснилось, что наиболее высокий результат демонстрировал образец, содержащий феррит с ионами цинка. Такой состав обеспечивал втрое более эффективное преобразование по сравнению с материалом, содержащим только ионы кобальта, и был сопоставим по выходной мощности с некоторыми пьезоэлектрическими генераторами, применяемыми в беспроводных сенсорах.
По мнению руководителя научно-образовательного центра «Умные материалы и биомедицинские приложения» Балтийского федерального университета Валерия Родионова, даже незначительные изменения в структуре наночастиц способны значительно повысить уровень магнитоэлектрического отклика. Это критически важно при создании миниатюрных и лёгких автономных источников энергии.
В перспективе ученые планируют разработку функционального прототипа устройства на основе композита, которое будет отличаться низкой себестоимостью, устойчивостью к механическим нагрузкам и малыми размерами. Ожидается, что такие материалы найдут применение в промышленности, медицине и потребительской электронике. Результаты работы опубликованы в научном журнале Polymers.