Различного рода пены, как жидкие, так и твёрдые, находят широкое применение в промышленности и в повседневной жизни. Требования, предъявляемые к пене, зависят от ее технического назначения. Для решения ряда задач актуальным является воздействие на пену внешним магнитным полем. При этом появляется возможность её перемещения как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях без потери устойчивости. При том же составе и соотношении компонентов пены резко увеличиваются её сорбционные возможности, появляются радиопоглощающие свойства и т.п. Одной из задач, при решении которых магнитная пена может найти наиболее широкое применение является очистка, например, водной поверхности от загрязнения нефтепродуктами.
Проблема создания магнитной пены с высокой и контролируемой стабильностью заключается в том, что необходимо стабилизировать дисперсный магнитный носитель, имеющий высокие магнитные характеристики, непосредственно в стенках пенных пузырьков, толщина которых, как правило, не превышает 300 нм. Дисперсные материалы для которых размеры дисперсной фазы равны или больше указанной величины не могут удерживаться в пене достаточно долго. Кроме того, процедура введения дисперсных материалов в пены затруднена тем обстоятельством, что как известно, материалы с высокоразвитой поверхностью являются эффективным пеногасителям т.е. они активно разрушают пены.
В роли магнитных материалов вводимых в пену могут быть использованы частицы магнитных металлов, их сплавов а также других магнитных составов. Размер этих частиц должен быть в пределах от 1-2 до 30-100 нм (наночастицы). Наночастицы являлют собой особое состояние материала, отличающееся тем, что доля поверхностных атомов сравнима с числом атомов внутри частицы. Это обуславливает значительную химическую активность таких частиц и их специфические физические свойства. В частности, наночастицы магнитных металлов и сплавов обладают высокой намагниченностью и магнитной анизотропией и в ряде случаев могут обладать большой коэрцитивной силой и сохранять магнитные свойства при высоких температурах. Методы создания таких частиц и их стабилизации хорошо известны.
Занимая промежуточное положение между молекулами и обычными дисперсными системами (с размером частиц от нескольких микрон до долей микрон), наночастицы могут легко стабилизироваться как в жидкой, так и в газовой фазах. Для их поддержания в этих фазах в качестве потенциальных лигандов используют вещества, являющиеся одновременно активными пенообразователями и стабилизаторами. Содержащие магнитные наночастицы пены в зависимости от природы жидкой фазы могут оставаться жидкими (жидкая магнитная пена) в течение нескольких минут или нескольких часов или затвердевать (твёрдая магнитная пена).
По своей структуре магнитные пены представляют собой ячеистые образования, в стенках которых присутствуют магнитные наночастицы, стабилизированные молекулами поверхностно активных веществ. В пену могут быть введены как магнитомягкие, так и магнитотвердые материалы. Для ввода в пену могут быть пригодны следующие материалы: переходные металлы (такие как Fe, Co, Ni ), их сплавы и соединения различного состава, ферриты, в том числе легированные, редкоземельные металлы и их сплавы, магнитотвердые составы типа Nd-Fe-B, Sm-Co, Sm-Fe (например, Nd2Fe14B, SmCo5, Sm2Fe17C9) в различных соотношениях. При действии внешнего магнитного поля магнитные моменты, находящихся в пене наночастиц ориентируются в направлении поля и благодаря этому пена притягивается к источнику магнитного поля.
Жидкая или твёрдая магнитная пена может быть использована для очистки водной поверхности от гидрофобных загрязнений. При расположении источника магнитного поля у поверхности пена легко перемещается по ней в определяемую градиентом магнитного поля сторону, увлекая за собой все, что находится на поверхности или в ячейках пены. Если источник магнитного поля расположен над поверхностью раздела сред вода - воздух, то его магнитное поле может вызывать отрыв пены от поверхности и ее "прилипание" к источнику поля вместе со своим содержимым. И в том, и в другом случае достигается отделение пены от очищаемой поверхности вместе с содержащимися в ней поглощаемыми компонентами и её последующее перемещение в нужном направлении. Для освобождения от поглощенных вредных примесей магнитная пена может быть разрушена обычными методами. Дорогостоящие магнитные материалы могут быть выделены из образовавшегося продукта стандартными приемами магнитной сепарации. Десорбция из неразрушаемых твердых магнитных пен может быть проведена стандартными приемами промывки растворителями.
Можно отметить еще одно полезное свойство твердых магнитных пен. Являясь эффективными теплоизолирующими материалами твердые магнитные пены одновременно обладают радиопоглощающими свойствами в широком диапазоне частот. Спектр поглощения может изменяться за счет подбора оптимального состава и размера наночастиц.
