Пространство вокруг нас буквально пронизано электромагнитным излучением и магнитными полями природного и искусственного происхождения. Даже короткого электромагнитного импульса достаточно, чтобы вывести технику любого уровня сложности из строя. Кандидат физико-математических наук Алексей Труханов – старший научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ проводит исследования электролитических пленок для создания электромагнитных и магнитных экранов, способных нейтрализовать излучение.
Создание электромагнитных и магнитных экранов
Алексей Труханов – лауреат Премии Алферовского фонда и Национальной академии наук Беларуси для молодых ученых 2014 года в номинации «Нано- и микроструктуры: технологии получения, диагностика и новые применения», в рамках Проекта 5-100 (конкурс «Постдок ЮУрГУ») проводит свои исследования в НОЦ «Нанотехнологии» Института естественных и точных наук ЮУрГУ совместно с руководителем лаборатории роста кристаллов Денисом Винником, кандидатом технических наук.
«Вопрос электромагнитной совместимости приборов сегодня очень актуален. Один из самых распространенных способов защиты техники, используемой в мире, это экранирование — создание электромагнитных и магнитных экранов. Но у каждого — свои конструкторские подходы и секреты, которыми, естественно, никто делиться не хочет. Достаточно сказать, что стоимость продукции, реализуемой с защитным экраном и без него, может отличаться более чем в 10 раз», — рассказывает Алексей Труханов.
.png)
В качестве материала экранов, эффективно поглощающих высокоэнергетические излучения, обычно используют тяжелые элементы. Висмут – тяжелый металл с высокой плотностью и большим количеством электронов на оболочках. Это делает его аналогом таких часто используемых материалов как свинец. Однако в соотношении эффективность защиты к массогабаритным параметрам (а также с учетом экологического аспекта) висмут является наиболее выигрышным вариантом.
Результаты уже опубликованы в высокорейтинговом журнале
По результатам исследования недавно опубликована статья «Корреляция условий синтеза и микроструктуры для производства электронных щитов на основе висмута» в журнале «Journal of Alloys and Compounds» (импакт-фактор 3,779), которая является логичным продолжением ранее опубликованной в этом же журнале статьи «Электрохимические режимы осаждения и критическое влияние органических добавок на структуру пленок из висмута».
«Обе эти статьи посвящены исследованию зависимости микроструктуры и функциональных свойств пленок висмута от технологических режимов получения и состава исходного электролита, – поясняет Алексей Валентинович. – Иными словами, статьи отвечают на вопрос, как варьируя различными режимами в процессе электрохимического осаждения получать материал с одинаковым составом, но разными свойствами. Известный факт, что для любого материаловеда справедлива цепочка «состав-структура-свойство». И зачастую свойства материалов в значительной степени определяются не только химическим составом, но и структурой образца».
Исследование электролитических пленок для создания миниатюрных устройств
Электролитические пленки – это уникальные объекты как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Исследования процессов зарождения пленок, механизмов роста, корреляций структуры и свойств позволяют на более глубоком уровне понять фундаментальные материаловедческие аспекты пленочных технологий. Однако, одним из основных трендов практического материаловедения последних десятилетий является миниатюризация различных устройств. В этой связи различные пленки и покрытия с заданными или даже управляемыми свойствами для функциональных применений оказываются крайне актуальными.
«Мы проводим исследования особенностей кристаллической структуры и микроструктуры (пористость, плотность, средний размер зерна) синтезированных образцов. Однако, важно понимать, что на сегодняшний день развитие науки обусловлено двумя основными макро-трендами: межотраслевое сотрудничество (работа ученых из различных областей наук) и международное сотрудничество (коллаборация с зарубежными коллегами). Мы активно сотрудничаем с коллегами из ГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению» (Минск, Республика Беларусь), НИТУ «МИСиС» (Москва), Объединенного института ядерных исследований (Дубна)», – делится Алексей Труханов.
.png)
Фото: поверхность висмута с различной плотностью под микроскопом
На сегодняшний момент оптимизированы процессы электролитического получения пленок висмута из комбинированного электролита. Проведены комплексные исследования фазового состава и микроструктурных параметров объектов исследования. Отмечено, что чем выше плотность пленочного образца (наиболее мелкозернистая структура, которая достигается введением определенных органических добавок в электролит), тем больше вероятность применения данного класса материала на практике. Предстоит еще сделать очень многое. Ведь предварительные результаты – это процесс лабораторной апробации. Для практических применений следует провести очень серьезную работу по закреплению достигнутых результатов и масштабированию процессов получения. На сегодняшний день смело говорить о практическом применении еще рано, но значительный потенциал и практическая направленность работы на лицо.
Ссылки на научные публикации в Journal of Alloys and Compounds:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838818311642
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838817341117