Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Полимерные (композитные) микросферы с магнитным "наполнителем".
Механизм процесса.

Infox: Химики заставили полимер быстро менять цвет в магнитном поле

Ключевые слова:  магнитохромный материал, периодика

Автор(ы): Ася Парфенова (Infox)

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

21 сентября 2009

Команда исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде в сотрудничестве с инженерами из Сеульского национального университетасинтезировала новый материал: полимер, который меняет цвет, когда меняется направление внешнего магнитного поля. Созданный ими магнитохром состоит из крошечных полимерных шариков, которые содержат ориентированные магнитные наночастицы. Они поворачиваются в пространстве вслед за магнитным полем, меняя отражательную способность всего материала, а значит, и его цвет.

Магнитохром или магнитохромный материал (образовано от слова греческого происхождения magnetis и chroma («краска»). Материал, изменяющий цвет при воздействии магнитного поля.

«Наш подход, в отличие от многих традиционных подходов, обеспечивает мгновенное изменение цвета без изменения структуры и свойств самих микросфер. Магнитное поле воздействует на материал извне», — рассказал Ядон Йинь (Yadong Yin), доцент химического факультета Калифорнийского университета в Риверсайде, который руководил исследованием. «Наше исследование предлагает совершенно новый механизм вызова изменения цвета в материале. Теперь впервые есть возможность получать стабильный фотонный материал в больших масштабах».

От капелек к шарикам

Синтез материала осуществляется в несколько ступеней. Тем не менее, он довольно прост и легко масштабируем. Сначала ученые готовят суспензию, состоящую из наночастиц парамагнитного оксида железа, жидкого диакрилата полиэтиленгликоля и фотоинициатора — диметоксифенилаетофенона. Последний компонент обеспечивает полимеризацию и затвердевание материла при облучении его ультрафиолетовым светом. Но сначала жидкий магнито-полимерный композит смешивают с минеральным маслом. В масляной среде образуется суспензия, полимер приобретает форму правильных микросфер. Затем на суспензию воздействуют магнитным полем – чтобы частички оксида железа ориентировались вдоль этого поля и образовали упорядоченную периодическую структуру. Финальный этап – облучение ультрафиолетом: капельки затвердевают, и упорядоченная магнитная структура в них стабилизируется.

Йинь называет окраску материала «структурным цветом», потому что он вызывается интерференционными эффектами, а не пигментами, как, например, у полимера, меняющего окраску при механическом напряжении. Такой же механизм – отражения света определенной длины волны от специфически упорядоченных структур – используют некоторые ярко окрашенные птицы для своих перьев, бабочки и жуки для своих крыльев. Именно благодаря внутренней микроструктуре природные и синтетические опалы имеют свою уникальную окраску.

Стабильность и скорость

«Традиционный метод производства материалов с изменяемыми «структурными цветами» основывается на изменении периода структур или коэффициента преломления материала, — рассказывает калифорнийский химик. — Таких изменений трудно добиться или они задействуют очень медленные процессы». Подобный механизм используется в материалах на основе цветных жидких кристаллов. Хотя Ядон Йинь, вероятно, еще не знает, что российским химикам удалось решить проблему скорости переключения света для жидких кристаллов своим собственным изящным способом.

Впрочем, заслуг международной американско-корейской команды этот факт не отменяет. Кроме бесконтактного контроля и немедленного действия, которые обеспечивает магнитное поле, их материал имеет и другое преимущество, обеспечиваемое его простой структурой – это возможность немедленной интеграции технологии в производство электронных устройств, которые уже присутствуют на рынке, например, карманные книги на основе технологии «электронной бумаги».

Шарики остаются стабильными в любом «растворителе», то есть жидкой среде, обеспечивающей им возможность двигаться. Это может быть вода, минеральное или силиконовое масло, спирт, любые органические растворители и даже растворы полимеров. Последний факт позволил исследователям создать первую дисплейную ячейку. Шарики поместили в матрицу раствора полимера, который жидкий, когда горячий, и затвердевает при охлаждении. Соответственно, когда суспензии теплая, из шариков можно сформировать нужную структуру, которая будет стабильна при охлаждении. Так ученые предлагают создавать крупные вывески и электронные плакаты для наружной рекламы, которые будут энергосберегающими и обновляемыми.

Сейчас группа планирует вплотную заняться внедрением своего материала в производства и разработкой магнитных сенсоров на его основе. Подробнее с результатами их работы можно ознакомиться в статье, опубликованной в Journal of American Chemical Society.


В статье использованы материалы: Infox


Средний балл: 9.3 (голосов 4)

 


Комментарии
Федосеев Андрей Николаевич, 28 сентября 2009 13:17 
хорошая публикация
А что...? Оксид железа под действием магнита не изменяет свойств готового материала - ведь он полимер? Что же там происходит?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Вглубь материи
Вглубь материи

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.