Российские ученые создали новый материал для гибкой электроники

Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ. Этот материал способен эффективно преобразовывать различные формы энергии друг в друга, что делает его востребованным в современной электронике. Например, мультиферроики, сочетающие магнитные и электрические свойства, находят применение в различных областях, включая датчики, системы хранения данных и устройства для сбора энергии.

Мультиферроики, в отличие от обычных электронных материалов, обладают способностью реагировать на магнитные и электрические поля одновременно. Это позволяет создавать устройства, которые компактнее и энергоэффективнее. Однако большинство мультиферроиков являются жесткими и хрупкими, что мешает их использованию в гибкой электронике. Ученые поэтому стремятся к разработке эластичных аналогов, сохраняющих высокую эффективность преобразования энергии.

Исследования в области мультиферроиков имеют большое значение для развития современных технологий. Эти материалы представляют собой перспективный класс функциональных материалов, способных изменять свои свойства под воздействием внешних полей.

Создание гибких мультиферроиков открывает новые возможности для применения этой технологии в различных областях, включая гибкую электронику, медицинскую диагностику и энергосберегающие устройства. Развитие эластичных вариантов мультиферроиков может привести к революции в сфере создания инновационных устройств и систем.

Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта, совместно с учеными из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова РАН, представили новый эластичный магнитоэлектрический композит на основе полимеров и наночастиц феррита кобальта. Этот материал обладает уникальными свойствами, которые могут найти применение в различных областях, от электроники до медицины.

Основу данного композита составляет силиконовый эластомер - мягкий и гибкий полимер, который был объединен с пленкой из поливинилиденфторида. Пленка способна генерировать электрическое напряжение при деформации, что делает этот материал особенно перспективным для создания устройств, работающих на принципе магнитоэлектрического эффекта. Такие устройства могут быть использованы, например, для разработки гибких сенсоров или энергетических преобразователей.

Исследования показали, что добавление наночастиц феррита кобальта, в которых часть ионов заменена на цинк или никель, позволяет точно настраивать магнитные свойства композита. Цинк снижает сопротивление размагничиванию, а никель увеличивает чувствительность к слабым магнитным полям.

Эксперименты доказали, что образец с ионами цинка эффективнее всего преобразует магнитные поля в электрическое напряжение. По словам представителей Минобрнауки РФ, эффективность этого материала превышает эффективность материала, изготовленного с чистыми частицами феррита кобальта, в три раза и сравнима с некоторыми пьезоэлектрическими генераторами, применяемыми в беспроводных датчиках.

Таким образом, использование наночастиц феррита кобальта с заменой ионов на цинк или никель открывает новые перспективы в области создания материалов с улучшенными магнитными свойствами, способных конкурировать с технологиями пьезоэлектрических генераторов.

Исследование, проведенное при поддержке Минобрнауки России, показало, что в будущем материалы, способные собирать энергию из окружающих электромагнитных полей, могут стать основой для разработки энергоэффективных технологий. Эти материалы обладают потенциалом для создания инновационных устройств, которые будут отличаться высокой прочностью, легкостью и доступной стоимостью.

По мнению ученых, следующим этапом будет изготовление прототипа устройства, которое станет новым революционным прибором на рынке. Отличительными чертами этого прибора будут не только его энергоэффективность, но и уникальные свойства материалов, используемых в его конструкции.

Опубликованные в журнале Polymers результаты исследования свидетельствуют о значимости данной работы для науки и технологий. Предложенные учеными концепции и разработки могут стать отправной точкой для создания новых инновационных решений в области энергосбережения и энергоэффективности.

Источник и фото - ria.ru