Магниты больше не просто игрушка: как новая разработка создаёт электричество из воздуха

Что, если устройства будущего смогут питаться от обычных магнитных полей вокруг нас — без батареек и проводов? Российским учёным уже удалось приблизиться к этой реальности.

Исследователи из БФУ им. И. Канта, МГУ и ИНЭОС РАН создали уникальный композит, способный преобразовывать магнитные поля в электрическое напряжение. Этот материал — не просто интересный эксперимент, а потенциальная находка для гибкой электроники и носимых гаджетов.

Что это за материал

В основе лежит силиконовый эластомер — гибкий и упругий полимер, хорошо подходящий для носимых технологий. Его дополнили плёнкой из поливинилиденфторида, которая вырабатывает напряжение при механической деформации. А чтобы материал начал "чувствовать" магниты, в него ввели наночастицы феррита кобальта.

Учёные также экспериментировали с заменой части ионов кобальта на цинк или никель, чтобы управлять магнитными свойствами и повысить эффективность.

Как это работает

Когда такой композит попадает в переменное магнитное поле, содержащиеся в нём частицы вызывают изгиб материала. Это движение передаётся плёнке, которая в ответ генерирует электричество.

Наибольшую эффективность показал образец с добавлением ионов цинка — он оказался в три раза производительнее по сравнению с чистым ферритом кобальта. Такие показатели сопоставимы с некоторыми пьезоэлектрическими генераторами, уже используемыми в беспроводной электронике.

Почему это важно

Обычные мультиферроики — материалы, одновременно реагирующие на электрические и магнитные поля — слишком хрупкие для гибкой электроники. Новый композит решает эту проблему: он эластичен, компактен и недорог в производстве.

"Мы показали, что даже небольшие изменения в составе наночастиц могут значительно усилить магнитоэлектрический эффект. Это особенно важно для носимой электроники", — объясняет Валерия Родионова, директор НОЦ "Умные материалы и биомедицинские приложения" БФУ им. И. Канта.

Учёные уже планируют создание первого рабочего прототипа. В будущем такие материалы могут использоваться для создания автономных датчиков, питающихся от окружающих электромагнитных полей.

Уточнения

Композиционный материа́л или композитный материа́л (КМ), сокращённо компози́т - многокомпонентный материал, изготовленный (человеком или природой) из двух или более компонентов с существенно различными физическими и/или химическими свойствами.