Целью создания КЦП - формирование научного коллектива мирового уровня, обладающего высокими компетенциями в научной, образовательной и исследовательской деятельности в области магнит полимерных композиций - нового типа материалов для современных и перспективных наукоемких промышленных и медико-биологических технологий.
В рамках КПП будут организованы работы по синтезу, теоретическим и экспериментальным исследованиям магнитополимерных композиций (феррогелей, ферроэластомеров, магниточувствительных жидких сред ) с целью их последующего о применения в прорывных промышленных и медико-биологических приложениях (магнитоуправляемые микродатчики давления и химического состава окружающей среды; искусственные мышцы для робототехники; демпферы, системы безопасности, усилители нагрузок для машино-и станкостроения; искусственные биологические ткани и магнитоуправляемые матрицы для выращивания популяций клеток естественных тканей для целей трансплантологии, ревматологии, протезирования опорно-двигательной системы и сердечных клапанов).
Актуальность и новизна. Актуальность проекта определяется отчетливо наметившимся, в последние 5-10 лет, быстрым ростом интереса исследователей и практиков в ведущих научных центрах мира к феррогелям, ферроэластомерам, полимерсодержащим магниточувствительным жидкостям и другим магнитополимерным материалам, представляющим собой композиции магнитных нано-и микроразмерных частиц как в полимерной матрице, так и в растворах полимеров. Наблюдается быстрый рост публикаций по этой тематике в ведущих международных изданиях. Интерес к этим материалам объясняется их богатым набором механических, физических и физико-химических свойств, объединяющим свойства полимерных и магнитных систем. Возникающая уникальная комбинация свойств и особенностей поведения магнитополимерных композиций оказывается важной и многообещающей для целой серии современных и развивающихся наукоемких промышленных и медико-биологических технологий. Многие методы практического применения магнитополимерных и мягких композиций запатентованы и вышли на рынок высоких технологий.
Исследования, в основном, ведутся по следующим направлениям:
1. Разработка оптимальных методов синтеза композиций, обладающих необходимыми механическими и физико-химическими свойствами, а также топологией внутренней структуры. Идет поиск оптимальных, для конкретных практических целей, полимерной матрицы, материала частиц, их размера и концентрации, а также способа пространственного расположения в матрице.
2. Исследования фундаментальных особенностей и внутренней природы механического, электрического и физико-химического поведения этих систем под действием внешнего магнитного поля. В частности, явлений магнитодеформации, влияния магнитного поля на электрическое сопротивление и внутреннюю топологию композиции, изменение пористости и конформационных особенностей полимерной матрицы под действием поля. Эти особенности поведения и изменения внутренней структуры оказываются принципиально важными с прикладной точки зрения и вызывающими проблемами с точки зрения научных исследований.
3. Изучение внутренних структурно - фазовых превращений в анизотропных магнитных нано- и микродисперсиях, анализ влияния этих превращений на макроскопические свойства и поведение изучаемых систем.
4. Разработка методов (рекомендаций) применения этих композиций в промышленных и медико-биологических технологиях.
Новизна проекта определяется тем, что феррогели, ферроэластомеры и анизотропные полимерные магнитоуправляемые нано- и микродисперсии являются новыми типами композитных многофункциональных интеллектуальных материалов, систематическое исследование которых началось только в последние годы. Многие проблемы синтеза и особенностей поведения этих систем не исследованы.
В ходе реализации проекта будут разработаны новые методы синтеза этих систем, позволяющие получать композиции с заданной внутренней структурой и макроскопическими свойствами; будут выполнены экспериментальные и теоретические исследования по выяснению фундаментальных причин и внутренней природы магнитомеханических и магнитоэлектрических явлений в изучаемых материалах; исследования по влиянию магнитного поля на внутреннюю структуру композита, на топологию расположения частиц, микроструктуру полимерной матрицы и реологические свойства анизотропных полимерных магнитоуправляемых нано- и микродисперсий.
