Ученые СКФУ обнаружили закономерности, которые могут быть использованы для создания интеллектуальных теплообменных систем. По их словам, с помощью магнитного поля можно влиять на микроструктуру композитного материала. Это приводит к изменению его способности проводить тепло. Результаты исследования опубликованы в Chemical Physics Letters.

Композит – это многокомпонентный материал, изготовленный из двух или более компонентов с различными физическими и/или химическими свойствами, которые в сочетании приводят к появлению нового материала с характеристиками, отличными от характеристик отдельных компонентов и не являющимися результатом их простого сложения.

Ученые Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) исследовали композит, в котором микрочастицы с высокой теплопроводностью распределены в среде с низкой способностью проводить тепло.

По словам специалистов, при увеличении концентрации теплопроводящих частиц до определенного значения в материале образуется непрерывная траектория протекания тепла, то есть происходит эффект перколяции и резкая смена свойств материала, в данном случае теплопроводности.

Как объяснили в университете, в физике и химии перколяцией называется явление протекания или непротекания субстанций через материалы. Наглядным примером процесса является приготовление фильтрованного кофе, когда вода протекает через молотые зерна.

Для возникновения эффекта перколяции ученые СКФУ в своем исследовании меняли структуру композитов при помощи магнитного поля.

"Помимо теплопроводящих микрочастиц графита в исследуемом композите содержатся еще и магнитные наночастицы. Мы воздействовали на материал магнитным полем извне. В результате наночастицы упорядочивали частицы графита, и происходил необходимый нам эффект", – рассказал заведующий кафедрой теоретической и математической физики СКФУ Артур Закинян.

Варьируя параметры магнитного поля, можно изменять теплопроводность среды, добавил он. Исследования показали, что наибольшее влияние магнитное поле оказывает при концентрации частиц графита выше порога перколяции.