Новый гибкий материал для преобразования магнитного поля Земли в ток создали специалисты НИУ МИЭТ в составе международного научного коллектива. По словам авторов, разработка может стать частью как компьютеров, так и умных имплантов. Результаты представлены в Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

Магнитоэлектрики — это материалы, способные преобразовывать энергию магнитных полей в электричество (обратный эффект), а также приводить к возникновению намагниченности под действием электрического поля (прямой эффект), объяснили в Национальном исследовательском университете «МИЭТ» (НИУ МИЭТ).

Как рассказали ученые, сегодня аналоги таких материалов используют повсеместно, например, в датчиках скорости, частоты оборотов двигателя и других, которые есть в любом современном автомобиле. Ведутся разработки по созданию накопителей энергии на основе магнитоэлектрических материалов.

Наиболее изученные магнитоэлектрики, по словам экспертов, имеют существенный недостаток: в их основе лежит хрупкая подложка, которую нельзя сгибать. Это свойство не позволяет использовать материалы для создания имплантов или гибких экранов телевизоров и смартфонов.
Ученые НИУ МИЭТ совместно с коллегами из Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого, Белоруссии и Китая разработали гибкий магнитоэлектрический композит (материал, состоящий из нескольких слоев). Он «перерабатывает» энергию магнитного поля Земли в электричество. Эксперты отметили, что получаемое в материале напряжение (2,2 милливольта) достаточно для передачи информации в современных персональных компьютерах (2-2,5 милливольта).

Эффективность преобразования магнитного поля в электрический ток выражается так называемым магнитоэлектрическим эффектом, в нашем материале он составляет 110 мВ/А. Это значение находится на уровне самых современных магнитоэлектрических композитных материалов на керамической основе", — пояснил доцент Института перспективных материалов и технологий НИУ МИЭТ Максим Силибин.
Специалист добавил, что вместо хрупкой подложки ученые использовали поливинилиденфторид-трифторэтилен (ПВДФ-ТрФЭ). Этот полимер применяется для создания устойчивых к механическим и химическим воздействиям материалов. В частности, его используют в изготовлении гибких труб, защитных пленок и изоляции для кабелей, а также контейнеров для кислот и щелочей.

«Недавние исследования показали, что ПВДФ-ТрФЭ характеризуется высокими значениями пьезомодуля, что позволяет использовать его в качестве эффективной пьезоэлектрической компоненты магнитоэлектрического композита. Это означает, что при приложении механического давления этот материал приобретает электрическое напряжение», — объяснил специалист.
Кроме того, ПВДФ-ТрФЭ делает новый магнитоэлектрический композит биосовместимым, благодаря чему его можно применить в производстве имплантов, отметил ученый.

Сегодня исследовательский коллектив оценивает перспективы сотрудничества с отечественными предприятиями здравоохранения и микроэлектроники для введения нового магнитоэлектрика в повседневную жизнь.
Исследование выполнено в рамках реализации государственной программы поддержки вузов «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».