Новый класс материалов, которые способны сильно менять форму под воздействием магнитного поля

В настоящее время физикам известны классы материалов, которые могут менять линейные размеры под воздействием внешнего магнитного поля. В качестве примера можно привести твердое тело, в котором ячейки кристаллической решетки вытянуты по одному направлению гораздо больше, чем по двум остальным. В большом кристалле (например, балке) подобного материала обычно присутствуют регионы с разной ориентацией ячеек. Если достаточное число этих регионов оказывается ориентированными вдоль фиксированного направления, то приложенное вдоль этого направления магнитное поле заставляет регионы растягиваться, увеличивая линейные размеры балки.

Применение подобных материалов сталкивается с трудностями. Так, например, отклик объекта на магнитное поле может зависеть от того, растягивался ли материал ранее, поскольку иногда механические деформации перманентно меняют его внутреннюю структуру. В рамках исследования физиков интересовали сплавы, обладающие особой внутренней структурой – внутри матрицы одного материала располагаются вкрапления другого нанометровых размеров. Подобные материалы образуются в природе, например, при нагреве некоторых видов керамики входящие в ее состав компоненты собираются внутри в маленькие капли.

Расчеты ученых показали, что при специальных условиях на полученный материал (например, вкрапления должны быть достаточно малыми, чтобы кристаллические ячейки в них были ориентированы единым образом), сделанная из него балка может показывать удлинение в десятки (а, возможно, и сотни) раз выше, чем у известных на настоящий момент материалов (фактически это означает удлинение в несколько раз). При этом удлинение не зависит от приложенного ранее магнитного поля. По словам исследователей, подобные материалы могут использоваться в простейших механических устройствах, где расширение материала может выступать в роли движущей силы.