Los geles magnéticos son la nueva generación de materiales compuestos "inteligentes". Consisten en un medio polimérico y partículas magnéticas nano o micro dimensionales incrustadas en él. Estos compuestos se utilizan con frecuencia en amortiguadores controlados magnéticamente, estabilizadores, sistemas de seguridad, y amplificadores de tensión mecánicos, así como en biotecnología para la regeneración de tejidos biológicos. Una característica notable de los geles magnéticos es su capacidad para cambiar sus propiedades elásticas bajo la influencia de campos magnéticos moderadamente fuertes. Sin embargo, la dependencia de las características elásticas de estos materiales en el campo externo sigue siendo un tema poco estudiado. Recientemente, La naturaleza física de estas dependencias fue investigada por Alexander Zubarev, profesor de la Universidad Federal de los Urales. Presentó sus hallazgos en el congreso internacional IBEREO 2017 (Valencia, España, 6-8 de septiembre).

Los geles magnéticos son un tipo relativamente nuevo de material multifuncional compuesto. Los primeros estudios sobre su síntesis se remontan a finales de los 80 y principios de los 90, pero los estudios comenzaron en serio hace solo 10 años. Los geles magnéticos se fabrican a base de polímeros sintéticos y biológicos según la aplicación. El tamaño de las partículas magnéticas incrustadas varía desde decenas de nanómetros hasta decenas de micrones. Una de las características más interesantes de los geles magnéticos es su capacidad para cambiar sus propiedades mecánicas (coeficientes de elasticidad y viscoelasticidad) varias veces e incluso órdenes de magnitud bajo la influencia de campos magnéticos moderados. creado fácilmente en laboratorios y en la industria.

Estas propiedades únicas se basan en la capacidad de las partículas magnéticas para preservar la posición mutua más favorable energéticamente en un campo magnético de una magnitud dada. Cuando el material se deforma, este arreglo se interrumpe, pero las partículas, bajo la influencia de fuerzas de interacción magnética, tienden a volver a ella. Esto genera un adicional, a menudo muy fuerte, reacción elástica del material a su deformación. La capacidad de controlar la respuesta elástica de un gel magnético con un campo magnético es muy prometedora para muchas tecnologías industriales y médicas.

Se ha demostrado que los fenómenos magnetoelásticos en los geles magnéticos están determinados en gran medida por la disposición espacial inicial de las partículas en el polímero portador. En el nuevo trabajo de Andrei Zubarev (profesor del Departamento de Física Teórica y Matemática, Universidad Federal de los Urales, Rusia), Se investigaron las deformaciones de una muestra de polímero con una distribución espacial inicial homogénea (como una molécula en gas) de partículas magnetizables. Los resultados obtenidos por Zubarev y sus colegas revelan las peculiaridades del cambio en la disposición mutua de las partículas bajo la influencia del campo y la deformación general del material compuesto. la influencia de estas características en los coeficientes de elasticidad del material. La teoría predice la posibilidad de un aumento radical de la rigidez del material compuesto en un campo externo.

En el futuro, los científicos van a trabajar con materiales que se sintetizan en un campo magnético externo. En este caso, las partículas, bajo la influencia de la atracción magnética, formar diferentes estructuras (cadenas lineales, columnas densas, etc.), que pueden fortalecer en gran medida tanto las propiedades elásticas del material como los fenómenos magnetomecánicos en él.