18 февраля 2021

На основе наноалмазов в Курчатовском институте разработали суспензии с уникальными свойствами

Курчатовский институт Курчатовский институт

Специалисты НИЦ "Курчатовский институт" в составе исследовательской группы создали устойчивую суспензию, обладающую сильным электрореологическим эффектом. Она способна качественно менять свое состояние с вязкого на упругое под действием электрического поля. Главным инновационным компонентом разработки стали уникальные углеродные структуры — наноалмазы. Ученые подобрали такую модификацию поверхности этих наночастиц, благодаря которой удалось достичь наилучших эксплуатационных характеристик суспензии.

Разработка в будущем может быть использована в качестве альтернативы существующим аналогам в различных "умных" устройствах — микрофлюидных чипах, электронных книгах или элементах "мягкой" робототехники. Результаты данного исследования опубликованы в журнале Carbon.

"Электрореологические жидкости состоят из двух компонентов— жидкой среды и наполнителя. Они находят применение в робототехнике, при изготовлении сенсоров и тактильных элементов. От выбора наполнителя зависят важнейшие характеристики электрореологической жидкости, и в этой связи предложенные нами наноалмазы оказались очень удачным вариантом. Суспензии на их основе демонстрируют исключительную устойчивость к осаждению, которая встречается крайне редко",

— пояснил один из авторов работы, научный сотрудник отдела нанобиоматериалов и структур НИЦ "Курчатовский институт" Никита Кузнецов.

При изготовлении новой электрореологической жидкости ученые протестировали два типа наноалмазов в качестве наполнителей. Они отличались между собой только химическим составом внешней оболочки. Один вид наноалмазов имел гидрированную поверхность, а второй – карбоксилированную.

Синтез инновационных суспензий можно легко адаптировать под промышленные масштабы. На следующем этапе ученые планируют провести дополнительную химическую модификацию поверхности наночастиц для улучшения совместимости наполнителя с жидкой фазой.

В работе приняли участие специалисты НИЦ "Курчатовский институт" и ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Электрореологический эффект заключается в поляризации частиц наполнителя и образовании структуры под действием электрического поля, что приводит к изменению состояния суспензии с вязкого на упругое. От прочности такой структуры зависят характеристики используемой электрореологической жидкости.

Российский научный центр "Курчатовский институт" был образован Указом Президента России в ноябре 1991 года на базе созданного в 1943 г. Института атомной энергии им. И.В.Курчатова (в то время Лаборатории N 2 Академии наук СССР) и стал первым государственным национальным научным Центром России. Центр подчинен непосредственно Правительству России и не входит в состав Российской Академии наук и отраслевых министерств.