درس الباحثون في جامعة جنوب الأورال الحكومية معدنًا أرضيًا نادرًا واعدًا لتقنية التبريد المغناطيسي. حلوله الصلبة جذابة من خلال القدرة على ضبط درجات حرارة انتقال المرحلة المغناطيسية. الأكثر أهمية هو المحلول الصلب للديسبروسيوم مع الإيتريوم. تم نشر نتائج البحث في مجلة «AIP Advances» (المفهرسة في Scopus).
يستمر الطلب العالمي على الطاقة في الازدياد ، وعلى الرغم من أن العلماء يسعون جاهدين لإيجاد بديل «أخضر» للموارد الأحفورية ، فإن مثل هذا الوقود بالتحديد يلعب حتى الآن دورًا رائدًا في توازن الطاقة. وفقًا لتوقعات الخبراء ، سيزيد الغاز الطبيعي من حصته في الاستهلاك العالمي.
لتخزين ونقل الغاز ، يتم تحويله إلى حالة سائلة: بهذه الطريقة تأخذ المادة حجمًا أقل بـ 600 مرة. يتم تسييل الغاز بدرجات حرارة باردة. الواعدة هي تقنية التبريد المغناطيسي ، والتي تعتمد على قدرة المواد المستخدمة في تغيير درجة الحرارة عند تعرضها لمجال مغناطيسي.
تعتبر المواد المناسبة للتبريد المغناطيسي من معادن وسبائك ومركبات أرضية نادرة. توصل علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية، بدراستهم ، إلى استنتاج مفاده أن الديسبروسيوم (Dy) لديه أعلى عزم مغناطيسي. الدراسة أجريت بالاشتراك مع علماء من جامعة تشليابنسك الحكومية و الجامعة الوطنية للبحوث التكنولوجية وجامعة بكين للعلوم والتكنولوجيا (الصين) ، تم التحقيق في التغيير في الخصائص المغناطيسية في المحاليل الصلبة للديسبروسيوم Dy100-xYx (x=0–15).
تم استخدام المحاليل الصلبة لأن الديسبروسيوم يحتفظ فيها بشبكة بلورية ، مما يعطي فكرة عن خصائص المادة. ومع ذلك ، فإن الديسبروسيوم يشكل محاليل صلبة مع عدد محدود من العناصر. من بين هؤلاء ، يؤثر الإيتريوم بشكل ضعيف على تشبع المغنطة. عند استخدام محاليل ذات محتوى منخفض من الإيتريوم ، يمكن ملاحظة تأثير مغناطيسي ، أي تغير في درجة الحرارة ، كما هو الحال عند استخدام الديسبروسيوم النقي.
«تُظهر المحاليل الصلبة التي تم فحصها Dy100-xYx (x=5,10, 15). سلوكًا معقدًا مثيرًا للاهتمام: مع زيادة تركيز الإيتريوم ، يحدث الانخفاض المتوقع في العزم المغناطيسي وانخفاض درجة حرارة كوري ، ولكن هناك هو أيضا تغيير في نوع التباطؤ في الحالة المغناطيسية الحديدية»,- قال رئيس مختبر المواد الوظيفية في جامعة جنوب الأورال الحكومية دميتري باتاييف.
.jpg)
في الصورة: دميتري باتاييف ، رئيس مختبر المواد الوظيفية
تتميز الحالة المغناطيسية المغناطيسية بمغنطة تلقائية عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة كوري تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي. في هذه الحالة ، لا يعتمد مظهر الخاصية المادية على العوامل الخارجية - فهذه سمات التخلفية.
يجذب الديسبروسيوم ومحاليله الصلبة الباحثين من خلال خواصهم المغناطيسية والقدرة على ضبط درجات حرارة انتقال المرحلة المغناطيسية. سيستمر علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية ، جنبًا إلى جنب مع زملائهم من الجامعات الأخرى ، في العمل مع عنصر الأرض النادر ، وإنشاء سلسلة من التراكيب بنطاقات درجات حرارة مختلفة للتأثير المغنطيسي ، والتي تحددها وحدة قياس النشاط الإشعاعي/ كوري (درجة حرارة انتقال المرحلة من الدرجة الثانية) ودرجات حرارة نيل ( النقطة التي تفقد عندها المواد ذات المغناطيسية التلقائية خصائصها المغناطيسية المحددة).
تعتبر الحلول الصلبة للديسبروسيوم واعدة للاستخدام في تقنية التبريد المغناطيسي في درجات الحرارة المبردة ، والتي تستخدم في صناعة الغاز.
قد يصل البحث في هذا الموضوع إلى مستوى جديد بعد افتتاح مركز المجالات المغناطيسية القوية. هذه فكرة مشتركة بين جامعة جنوب الأورال الحكومية و جامعة تشليابنسك الحكومية: لقد أقام علماء من جامعتين في جنوب الأورال منذ فترة طويلة علاقات عمل مثمرة ، لا سيما في مجالات العلوم الدقيقة.
تم إنشاء الاتحاد العلمي والتعليمي لمنظمات منطقة تشيليابينسك ، والذي يضم جامعة جنوب الأورال الحكومية و جامعة تشليابنسك الحكومية ، لتطوير البرامج التعليمية وإجراء البحوث العلمية والتطورات المبتكرة. يخطط الكونسورتيوم لإدخال التطورات العلمية والهندسية ، وكذلك لتعزيز القدرة التنافسية في إطار تحقيق الأهداف المستهدفة لبرنامج القيادة الأكاديمية الاستراتيجية «الأولوية - 2030».
وسائل الإعلام عنا:
وكالة تاس: تم الإعتراف الديسبروسيوم على أنه فعال في تسييل الغاز
المشروع 5-100: وجد أن الديسبروسيوم فعال في تسييل الغاز