Os géis magnéticos são a nova geração de materiais compostos "inteligentes". Eles consistem em um meio polimérico e partículas magnéticas nano ou microdimensionais embutidas nele. Esses compostos são frequentemente usados ​​em amortecedores controlados magneticamente, estabilizadores, sistemas de segurança, e amplificadores de estresse mecânicos, bem como na biotecnologia para fins de regeneração de tecidos biológicos. Uma característica notável dos géis magnéticos é sua capacidade de alterar suas propriedades elásticas sob a influência de campos magnéticos moderadamente fortes. Contudo, a dependência das características elásticas desses materiais com o campo externo permanece uma questão pouco estudada. Recentemente, a natureza física dessas dependências foi investigada por Alexander Zubarev, professor da Universidade Federal de Ural. Ele apresentou suas descobertas na conferência internacional IBEREO 2017 (Valência, Espanha, 6 a 8 de setembro).

Os géis magnéticos são um tipo relativamente novo de material multifuncional composto. Os primeiros estudos sobre sua síntese datam do final da década de 1980 até o início da década de 1990, mas os estudos começaram para valer apenas 10 anos atrás. Os géis magnéticos são fabricados com base em polímeros sintéticos e biológicos, dependendo da aplicação. O tamanho das partículas magnéticas embutidas varia de dezenas de nanômetros a dezenas de mícrons. Uma das características mais interessantes dos géis magnéticos é sua capacidade de alterar suas propriedades mecânicas (coeficientes de elasticidade e viscoelasticidade) por várias vezes e até mesmo ordens de magnitude sob a influência de campos magnéticos moderados, facilmente criado em laboratórios e na indústria.

Essas propriedades exclusivas são baseadas na capacidade das partículas magnéticas de preservar a posição mútua mais favorável do ponto de vista energético em um campo magnético de uma determinada magnitude. Quando o material é deformado, este arranjo é interrompido, mas as partículas, sob a influência de forças de interação magnética, tendem a voltar a ele. Isso gera um adicional, frequentemente muito forte, reação elástica do material à sua deformação. A capacidade de controlar a resposta elástica de um gel magnético com um campo magnético é muito promissora para muitas tecnologias industriais e médicas.

Foi demonstrado que os fenômenos magnetoelásticos em géis magnéticos são amplamente determinados pelo arranjo espacial inicial das partículas no polímero portador. No novo trabalho de Andrei Zubarev (professor do Departamento de Física Teórica e Matemática, Universidade Federal do Ural, Rússia), as deformações de uma amostra de polímero com uma distribuição espacial homogênea inicial (como uma molécula em gás) de partículas magnetizáveis ​​foram investigadas. Os resultados alcançados por Zubarev e seus colegas revelam as peculiaridades da mudança no arranjo mútuo das partículas sob a influência do campo e da deformação geral do compósito, a influência dessas características nos coeficientes de elasticidade do material. A teoria prevê a possibilidade de aumento radical da rigidez do compósito em um campo externo.

No futuro, os cientistas vão trabalhar com materiais sintetizados em um campo magnético externo. Nesse caso, as partículas, sob a influência da atração magnética, formam estruturas diferentes (cadeias lineares, colunas densas, etc.), que são capazes de fortalecer muito as propriedades elásticas do material e os fenômenos magnetomecânicos nele contidos.