Результатом совместной работы российских ученых из Института химии растворов РАН и Института общей и неорганической химии РАН стал новый композитный материал, способный резко увеличивать свою прочность в электрическом поле. Работа опубликована в сентябрьском номере журнала Polymers, в специальном выпуске «Elastomers: From Theory to Applications» (Эластомеры – от теории к применению).

Одной из «горячих тем» в современном материаловедении является создание «умных» материалов, изменяющих свои свойства при внешних воздействиях. Их яркими представителями являются электрореологические жидкости (они способны к быстрому обратимому изменению вязкости под действием электрического поля) и полимеры, затвердевающие при наложении электрических полей. Возможность управления механическими свойствами этих материалов открывает широкие возможности для создания различных электромеханических устройств – демпферов, клапанов, тактильных дисплеев и даже искусственных мышц. 

Ученые из Института химии растворов РАН и Института общей и неорганической химии РАН получили новый электроуправляемый полимер, используя оригинальный способ организации его структуры. Такой материал продемонстрировал исключительно высокую электрореологическую эффективность.

«Представленная работа находится в очень интересной пограничной области: на стыке механики материалов, коллоидной химии и химии полимеров», – комментируют работу член-корреспондент РАН, директор ИОНХ РАН Владимир Иванов и заведующий лабораторией химии гибридных наноматериалов и супрамолекулярных систем ИХР РАН, доктор химических наук, профессор Александр Агафонов. 

Для создания полимерных композитов ученые использовали простые и доступные вещества – силиконовое масло и порошок диоксида титана – распространенный материал, из которого делают титановые белила и широко используют в солнцезащитной косметике. 

«Чтобы получить электроактивный полимер с высокой эффективностью, мы реализовали простую и интересную идею – смешали эти вещества и поместили в сильное электрическое поле, которое заставило частицы диоксида титана выстроиться в цепочки. А потом “сшили” молекулы жидкости и как бы заморозили эти цепочки в затвердевшем полимере. Оказалось, что полученный таким образом композит работает намного лучше, чем полученный в обычных условиях, в котором частицы распределены случайным образом. Он значительно сильнее изменяет свою прочность при наложении поля, показывает более высокую эффективность работы», – добавили ученые. 

К наиболее перспективным областям применения электрореологических полимеров относятся робототехника, активная виброизоляция, бионические технологии. Внедрение таких материалов потребует специальных конструкторских разработок и соответствующего уровня развития технологий.

Работа поддержана Российским научным фондом (проект № 16-13-10399).

Дата публикации: 12.10.2020 12:59
Дата последнего изменения: 12.10.2020 12:59