⚡️ Физики научились управлять силой и стабильностью магнитоэлектрического эффекта

Ученые из БФУ им. И. Канта вместе с коллегами из МГУ имени М.В. Ломоносова, Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН и Самаркандского государственного университета выяснили: электрический отклик гибкого материала можно усилить и сделать стабильным, если заранее задать расположение магнитных частиц внутри полимерного слоя.

🔴 В чем суть?

Магнитоэлектрические материалы преобразуют магнитное воздействие в электрический сигнал. Но большинство таких систем создается на жестких компонентах, например, керамике. Гибкие полимеры удобны для носимой электроники, однако их свойства нестабильны из-за подвижности магнитных частиц внутри эластичной матрицы.

Исследователи изучили двухслойный композит: пленку пьезоэлектрического полимера и магнитоактивный эластомер с микрочастицами железа. Первый слой превращает деформацию в электрический сигнал, второй — позволяет управлять деформацией с помощью внешнего магнитного поля.

✅ Что сделали ученые?

Обычно магнитные частицы в полимере распределены хаотично. Во время изготовления материала ученые воздействовали на него магнитным полем, и частицы железа выстраивались в направленные параллельные цепочки. После затвердевания полимера эта структура сохранялась.

Результат

Под действием переменного магнитного поля цепочки вызывают значительно более выраженную и направленную деформацию. Она передается пьезоэлектрическому слою, и возникает более сильный электрический сигнал. При этом, в отличие от композитов с хаотичным распределением частиц, материал с цепочечной структурой сохраняет стабильный отклик даже при изменении упругости полимерной основы.

📌 Почему это важно?

Такой подход позволяет настраивать свойства материала не только через состав, но и через внутреннюю архитектуру. Это особенно ценно для гибкой электроники, где материал должен оставаться мягким, деформируемым и при этом давать воспроизводимый сигнал.

Полученные результаты открывают путь к созданию:
🔸 гибких сенсоров;
🔸 автономных источников энергии;
🔸 биосовместимых электронных устройств;
🔸 систем энергосбора, преобразующих рассеянные механические и электромагнитные колебания среды в электричество;
🔸 «умных» пластырей и биомедицинских платформ.

Следующий этап работы коллектива — переход от фундаментальных механизмов к инженерным устройствам и оптимизация гибких структур для практических применений.