I gel magnetici sono la nuova generazione di materiali compositi "intelligenti". Sono costituiti da un mezzo polimerico e da particelle magnetiche nano o microdimensionali incorporate in esso. Questi compositi sono spesso utilizzati negli ammortizzatori a controllo magnetico, stabilizzatori, sistemi di sicurezza, e amplificatori di sollecitazioni meccaniche, nonché nelle biotecnologie ai fini della rigenerazione dei tessuti biologici. Una caratteristica notevole dei gel magnetici è la loro capacità di modificare le loro proprietà elastiche sotto l'influenza di campi magnetici moderatamente forti. Però, la dipendenza delle caratteristiche elastiche di questi materiali dal campo esterno rimane un problema poco studiato. Recentemente, la natura fisica di queste dipendenze è stata studiata da Alexander Zubarev, professore all'Università Federale degli Urali. Ha presentato i suoi risultati alla conferenza internazionale IBEREO 2017 (Valencia, Spagna, 6-8 settembre).

I gel magnetici sono un tipo relativamente nuovo di materiale multifunzionale composito. I primi studi sulla loro sintesi risalgono alla fine degli anni '80 ai primi anni '90, ma gli studi sono iniziati sul serio solo 10 anni fa. I gel magnetici sono prodotti sulla base di polimeri sia sintetici che biologici a seconda dell'applicazione. La dimensione delle particelle magnetiche incorporate varia da decine di nanometri a decine di micron. Una delle caratteristiche più interessanti dei gel magnetici è la loro capacità di modificare le loro proprietà meccaniche (coefficienti di elasticità e viscoelasticità) di diverse volte e persino ordini di grandezza sotto l'influenza di campi magnetici moderati, facilmente realizzabili nei laboratori e nell'industria.

Queste proprietà uniche si basano sulla capacità delle particelle magnetiche di preservare la posizione reciproca più energeticamente favorevole in un campo magnetico di una data grandezza. Quando il materiale è deformato, questa disposizione è interrotta, ma le particelle, sotto l'influenza delle forze di interazione magnetica, tendono a tornarci. Questo genera un ulteriore, spesso molto forte, reazione elastica del materiale alla sua deformazione. La capacità di controllare la risposta elastica di un gel magnetico con un campo magnetico è molto promettente per molte tecnologie industriali e mediche.

È stato dimostrato che i fenomeni magnetoelastici nei gel magnetici sono in gran parte determinati dalla disposizione spaziale iniziale delle particelle nel polimero vettore. Nel nuovo lavoro di Andrei Zubarev (docente del Dipartimento di Fisica Teorica e Matematica, Università Federale degli Urali, Russia), sono state studiate le deformazioni di un campione di polimero con una distribuzione spaziale iniziale omogenea (come una molecola in un gas) di particelle magnetizzabili. I risultati ottenuti da Zubarev e dai suoi colleghi rivelano le peculiarità del cambiamento nella disposizione reciproca delle particelle sotto l'influenza del campo e la deformazione generale del composito, l'influenza di queste caratteristiche sui coefficienti di elasticità del materiale. La teoria prevede la possibilità di un radicale aumento della rigidezza del composito in un campo esterno.

Nel futuro, gli scienziati lavoreranno con materiali sintetizzati in un campo magnetico esterno. In questo caso, le particelle, sotto l'influenza dell'attrazione magnetica, formano strutture diverse (catene lineari, colonne dense, eccetera.), che sono in grado di rafforzare notevolmente sia le proprietà elastiche del materiale che i fenomeni magnetomeccanici in esso presenti.