Сотрудники Северо-Кавказского федерального университета исследовали эффекты гидродинамических взаимодействий в магнитных коллоидных системах и смогли создать на их основе новые функциональные материалы. Статья об открытии опубликована в журнале Colloid and Polymer Science.

«Магнитные жидкости не существуют в природе. Ими могут быть, например, вода или масло, в которые добавлены мельчайшие магнитные наночастицы, например из железа, кобальта или никеля. Эти наночастицы беспорядочно движутся в растворе, благодаря чему придают всей жидкости способность взаимодействовать с магнитным полем. С виду они похожи на крепкий кофе или черный чай. Но если поднести магнит, такая жидкость немедленно притянется к нему. Такое поведение не свойственно никаким другим жидким средам, встречающимся в природе, и оно открывает широкие перспективы», — рассказывает один из авторов исследования, доцент кафедры общей и теоретической физики СКФУ Артур Закинян.

Магнитное поле позволяет перемещать или удерживать жидкость в пространстве и придавать ей необходимую форму. Более того, это делается дистанционно, без прямого контакта с веществом. В новом исследовании ученые СКФУ поместили в магнитный коллоид стабилизированные микрочастицы разнообразных материалов, которые обладают различной микрогеометрией. Коллоидные наночастицы в магнитном поле упорядочивают введенные микрочастицы, создавая организованную микроструктуру. Это существенно изменяет макроскопические свойства материала.

Авторы исследования изучили механизмы взаимодействия частиц в композиционных материалах и описали процессы, проводящие к образованию такого рода структур. Они обнаружили, что создаваемая внешним магнитным полем микроструктура композиционных сред сильно влияет на перенос заряда в системе и изменяет диэлектрическую проницаемость и проводимость материалов. Теплопроводность материалов также увеличивается в несколько раз при воздействии внешнего магнитного поля. В результате ученые показали, что магнитное поле способно управлять закономерностями проявления и динамикой изменения магнитных и реологических свойств новых материалов.

Результаты исследования будут использованы для создания систем, позволяющих регулировать свойства материалов в управляемых электротехнических модулях, устройствах управления обменными процессами. Такие вещества могут применяться в медицине, при создании специализированного оборудования, а также в микрофлюидике — области, связанной с управлением сверхмалыми объемами жидкости.