Такие суспензии, известные также под названием долговечных магнитореологических жидкостей, состоят из взвешенных в силиконе микрочастиц железа. В магнитном поле частицы выстраиваются вдоль силовых линий, придавая веществу свойства твёрдого тела.
Группа исследователей из нескольких научных центров РАН покрыла микрочастицы оболочкой из кремнезёма. Это предотвратило слипание частиц после отключения магнитного поля и увеличило период их гравитационного осаждения.
По результатам исследований вязкость и упругость модифицированных суспензий удалось менять в пределах нескольких порядков, также учёные добились контролируемого изменения таких параметров, как электропроводность и теплопроводность.
Как объяснили исследователи, магнитореологические жидкости представляют собой взвеси микроскопических частиц железа в силиконовой среде. Под действием магнитного поля частицы мгновенно выстраиваются вдоль силовых линий, сцепляются и превращают жидкость в подобие твёрдого тела. При этом главные их недостатки — в том, что крупинки металла тяжелее силикона и со временем оседают. Кроме того, из-за остаточной намагниченности они слипаются в конгломераты, что ускоряет осаждение.
Учёные нашли решение, покрыв микрогранулы тонкой оболочкой из кремнезёма (SiO2 — по сути, слипшегося песка наноразмерного слоя). В отсутствие сильного магнитного поля такая оболочка служит диэлектрической и немагнитной «прокладкой» и не даёт им слипаться в «комки». Таким образом учёные добились компромисса, сохранив высокую чувствительность жидкости к магнитному полю, но при этом заставили частицы железа игнорировать взаимное притяжение в спокойном состоянии системы.
«Формирование SiO2-оболочки существенно повышает седиментационную устойчивость магнитореологических жидкостей, предположительно за счёт подавления межчастичной агрегации, и не ухудшает их магнитореологический отклик, что делает данный подход перспективным для создания стабильных функциональных композиций», — отметили авторы публикации.
Они проверили свойства новых составов на реометре в магнитных полях силой до 1 тесла. Анализ показал, что при таких воздействиях вязкость и упругость суспензий возрастают на несколько порядков. Причём, чем выше магнитное поле, тем твёрже становится состав, и наоборот. Это позволяет гибко управлять жёсткостью материала. Вместе с тем магнитное поле воздействует на ряд других свойств суспензии. В том числе на электропроводность и теплопроводность.
По мнению учёных, разработка открывает путь к созданию долговечных механизмов для «мягкой» робототехники. В частности, такие суспензии могут имитировать работу биологических мышц, делая их твёрже или мягче в зависимости от нагрузки. Также в составе транспортной техники новый состав позволит мгновенно изменять жёсткость амортизаторов, подвесок и тормозных систем, подстраиваясь под качество дорожного покрытия.
Исследование выполнено в рамках задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и при поддержке грантов Российского научного фонда.
В разработке приняли участие сотрудники Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Института синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН, Института теоретической и прикладной электродинамики РАН и Физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова. Результаты опубликованы в журнале «Высокомолекулярные соединения» (№4, 2026).
