Главная страница /

 

 

 Именно так выглядит под микроскопом электрореологический материал. Если к электродам приложить напряжение, частицы выстраиваются в цепочки.

 

 

 

Результатом совместной работы российских химиков из Института химии растворов РАН и Института общей и неорганической химии РАН явился новый композитный материал, способный резко увеличивать свою прочность в электрическом поле. Работа опубликована в режиме открытого доступа 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 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 электрореологичскую эффективность.

 

Комментируют работу ее авторы – член-корреспондент РАН, директор Института общей и неорганической химии РАН Владимир Константинович Иванов и заведующий лабораторией химии гибридных наноматериалов и супрамолекулярных сиcтем Института химии растворов РАН, доктор химических наук, профессор Александр Викторович Агафонов:

«Представленная работа находится в очень интересной пограничной области, на стыке механики материалов, коллоидной химии и химии полимеров. Мы вместе работаем над этой темой несколько лет, и на нашем счету уже целый цикл публикаций, посвященных электроуправляемым материалам. Многие из них опубликованы в престижных международных журналах (RCS Advances, Journal of Physical Chemistry B, Rheologica Acta, Powder Technology, Molecules и др.).

 

Для создания полимерных композитов мы использовали простые и доступные вещества – силиконовое масло и порошок диоксида титана – это очень распространенный материал, из него делают титановые белила, 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».

 

Новая работа очень важна для развития «умных» материалов. Хотя коммерциализация устройств на основе электрореологических полимеров еще только начинается, к наиболее перспективным областям их применения относятся робототехника, активная виброизоляция, бионические технологии. Очевидно, что внедрение таких материалов потребует специальных конструкторских разработок и соответствующего уровня развития технологий.

 

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

 

Источник: A.V. Agafonov, A.S. Kraev, А.Е. Baranchikov, V.K. Ivanov. Electrorheological properties of polydimethylsiloxane/TiO₂-based composite elastomers //Polymers. 2020. V.12(9). 2137. DOI: 10.3390/polym12092137

 

Пресс-релиз опубликован на сайте Минобрнауки России https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/?ELEMENT_ID=25625 (12.10.2020 12:59).