ИННОВАЦИИ: Растяжимый магнит
Может ли стержень из одного и того же вещества сперва быть коротким и гибким, а потом вдруг, в одно мгновение, стать длинным и жестким? Да, если он сделан из магнитоэластичного материала, созданного учеными физического факультета МГУ им. Ломоносова и ГосНИИ химии и технологии элементоорганических соединений. История этого материала такая.
В принципе, композиты из полимера и частичек магнитного вещества хорошо известны. Из них делают постоянные магниты, способные повторять неровности и кривизну заданной поверхности. Ведь обычный металлический ферромагнетик обрабатывать трудно, а тут податливая пластмасса. Но форма изделий из этих композитов неизменна. Создать же материал, который изменял бы ее под влиянием магнитного поля, очень трудно. Однако, смешав полимер из класса силоксанов (а это именно те вещества, которые под именем "силикон" применяют для создания протезов груди) и мелкие частицы магнитного сплава, московские ученые сумели решить задачу.
Добавляя компоненты в разных пропорциях, они обнаружили составы, которые обладают прямо-таки гигантскими магнитодеформационными свойствами. Образцы из них в магнитном поле деформируются значительно сильнее, чем все известные пьезо-, электро- и магнитные материалы, и даже магнитные гели, которые до сих пор были лидерами в этой области. Если к висящей полоске из нового материала поднести магнит снизу, она растягивается. Если поднять магнит, она будет следовать за ним.
Уникальность новых полимеров в том, что под воздействием магнитного поля может изменяться не только их положение в пространстве, но также форма и свойства. Чтобы изучить это явление, авторы провели ряд простых экспериментов. Полоски или маленькие цилиндры, изготовленные из магнитных полимеров, подвешивали вертикально между полюсами магнита и растягивали их с помощью грузиков определенного веса. Затем измеряли удлинение образца под действием растягивающей силы в присутствии магнитного поля или без него. При этом важно, что поле было направлено строго перпендикулярно растягивающей силе. Оказалось, что при включении такого перпендикулярного поля длина некоторых образцов увеличивалась чуть ли не на одну пятую часть! По мнению авторов, магнитные частицы под воздействием магнитного поля стремятся занять положение вдоль его линий, смещаются и тем самым сжимают полимер в этом направлении. В результате полоска растягивается в направлении, перпендикулярном магнитному полю, но возникают и области сжатия, в которых концентрация магнитных частиц выше, чем в растянутых. Поэтому в магнитном поле образец в целом становится более жестким.
Этот необычный материал может пригодиться в робототехнике, при конструировании различных манипуляторов, а также при изготовлении дистанционно управляемых устройств. Впрочем, здесь есть где разгуляться фантазии технологов и конструкторов.