Полимерные композиционные материалы с магнитными наполнителями (обзор)

Abstract

Представлен краткий обзор композиционных материалов, содержащих полимеры и магнитоактивные наполнители. Рассмотрена классификация полимерных магнитных материалов по степени наполнения и областям применения, а также по методам получения и основным магнитным характеристикам. Описаны гелевые (коллоидные) полимерные системы с магнитными наполнителями, анизотропию которых в постоянном магнитном поле объясняют существованием связи между магнитным моментом взвешенной частицы и ее кристаллографической осью. Объемная проводимость определяется концентрацией носителей заряда и их подвижностью, обусловливающей электрофоретический перенос зарядов на макрорасстояния. Тем самым, очевидна взаимосвязь магнитных и электрических эффектов в исследуемых квазиэлектретных системах. Акцентировано внимание на механизмах поляризационных процессов в коллоидных полимерных системах, описана их феноменологическая модель, перечислены наиболее широко используемые виды наполнителей и полимеров (в частности эластомеров), рассмотрены основные технологические методы изготовления магнитных композиционных материалов и их свойства, перечислены наиболее известные примеры применения магнитных материалов в медицине и технике. Сравнительный анализ полимерных магнитных материалов на основе различных связующих свидетельствует о том, что при одинаковой степени наполнения магнитные свойства материалов находятся примерно на одном уровне, но материалы заметно отличаются по физико-механическим параметрам. Особенно это характерно для нанокомпозитных магнитных материалов. Поэтому выбор связующих, вида и дисперсности наполнителя, а также степени наполнения целесообразно осуществлять в зависимости от области применения материала и изделий из него.

A brief overview of composite materials containing polymers and magnetoactive fillers is presented. The classification of polymer magnetic materials according to the degree of filling and fields of application, as well as according to the methods of preparation and the main magnetic characteristics is considered. Gel (colloidal) polymer systems with magnetic fillers, the anisotropy of which in a constant magnetic field is explained by the existence of a relationship between the magnetic moment of a suspended particle and its crystallographic axis, are described. Bulk conductivity is determined by the concentration of charge carriers and their mobility, which determines the electrophoretic transfer of charges over macro distances. Thus, the relationship between the magnetic and electrical effects in the quasi-electret systems under study is obvious. Attention is focused on the mechanisms of polarization processes in colloidal polymer systems, their phenomenological model is described, the most widely used types of fillers and polymers (in particular elastomers) are listed, the main technological methods of manufacturing magnetic composite materials and their properties are considered, the most famous examples of application of magnetic materials in medicine and technology are listed. Comparative analysis of polymer magnetic materials based on different binders indicates that, with the same degree of filling, the magnetic properties of materials are approximately at the same level, but the materials differ noticeably in their physical and mechanical parameters. This is especially true for nanocomposite magnetic materials. Therefore, the choice of binders, the type and dispersion of the filler, as well as the degree of filling, it is advisable to carry out depending on the field of application of the material and products from it.