Новые материалы на основе магнитных жидкостей можно использовать в медицине

Исследователи Северо-Кавказского федерального университета изучают эффекты гидродинамических взаимодействий в магнитных коллоидах. Представители вуза создали на основе магнитных жидкостей новые функциональные материалы.

Эти материалы способны реагировать на действие внешних силовых полей и в зависимости от этого менять свои свойства. Поведение этих материалов определяется конкретными условиями, в которых они в данный момент находятся.

Магнитные жидкости – искусственно созданные материалы. Ими могут быть, например, вода или масло, в которые добавлены мельчайшие наночастицы магнитного вещества: железа, кобальта или никеля. Находясь в беспорядочном тепловом движении, они придают всей жидкости способность взаимодействовать с магнитным полем. Представьте, субстанция, похожая на крепкий кофе или чёрный чай. Однако, если поднести магнит, она немедленно притянется к нему. Такое поведение не свойственно никаким другим жидким средам, встречающимся в природе, и оно открывает широкие перспективы, - поясняет один из авторов проекта, доцент кафедры общей и теоретической физики Артур Закинян.

С помощью магнитного поля жидкость можно перемещать или удерживать в нужном месте пространства, придавать ей необходимую форму. Более того, это делается дистанционно, без прямого контакта с веществом, так как магнитные силы могут действовать на значительном расстоянии.

Для создания вещества группа учёных СКФУ поместила в магнитный коллоид стабилизированные микрочастицы разнообразных материалов, обладающих различной микрогеометрией. Магнитные наночастицы коллоида в магнитном поле оказывают упорядочивающее действие на введённые микрочастицы, создавая в такой многокомпонентной среде организованную микроструктуру, что существенно влияет на макроскопические свойства материала. К подобным материалам также относятся магнитодиэлектрические эмульсии на основе магнитных коллоидов, изучению которых также посвящены исследования в рамках данного проекта.

Исследователи комплексно изучают различные механизмы взаимодействий частиц в композиционных материалах и динамику процессов структурообразования. Так, было обнаружено, что создаваемая внешним магнитным полем микроструктура композиционных сред существенно влияет на перенос заряда и изменяет электрофизические свойства среды. Диэлектрическая проницаемость и проводимость материалов могут изменяться под действием поля. Существенные трансформации претерпевают также теплофизические характеристики созданных материалов, их теплопроводность изменяется в несколько раз при воздействии внешнего магнитного поля. Подобным образом, регулируя микрометрию созданных сред магнитным полем, оказалось возможным управлять закономерностями проявления и динамикой изменения магнитных и реологических свойств синтезированных материалов.

Созданные новые функциональные материалы имеют перспективу применения в системах, где можно регулировать свойства материалов - управляемых электротехнических модулях, устройствах управления обменными процессами. Такие вещества могут применяться в медицине, при создании специализированного оборудования, а также в микрофлюидике - междисциплинарной области науки, которая исследует проблему управления малыми объемами жидких сред.

С последними результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Colloid and Polymer Science по ссылке: https://link.springer.com/article/10.1007/s00396-020-04672-x

А также в научном журнале Fluids по ссылке:

https://www.mdpi.com/2311-5521/5/2/74

Управление по информации и связям с общественностью СКФУ