Свойства гексаферрита стронция изучены российскими исследователями

Гексаферриты привлекают большое внимание ученых по всему миру благодаря своим уникальным физическим свойствам. Ученые Южно-Уральского государственного университета уже несколько лет успешно проводят работы, связанные с получением и исследованием функциональных свойств такого класса магнитных материалов. Это один из самых используемых на практике магнитных оксидов, который, несомненно, является материалом будущего и может быть использован в качестве функциональных элементов для машиностроения и приборостроения.

Магнитный материал – гексаферрит стронция

Современный интерес к ферритам вызван высоким спросом на элементы высокочастотной электронной компонентной базы, которые широко применяются в современном машиностроении, приборостроении, системах управления, современных автоматизированных линиях, космической промышленности. Поэтому исследование структуры и свойств таких материалов имеет большое значение. Ученые Института естественных и точных наук ЮУрГУ первыми провели серьезную работу, посвященную всестороннему изучению гексаферрита стронция в виде порошков и в виде монокристаллов.

«Результаты нашей работы были опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials, входящем в первый квартиль. В статье мы представили результаты исследования объемных монокристаллов и синтеза порошков гексаферрита стронция. Важно отметить, были проведены не только исследования кристаллической структуры образцов, которые подтвердила, что полученные материалы являются гексаферритом стронция, но и исследованы термомеханические свойства, что имеет значение для практики», –рассказывает Денис Винник, доктор химических наук, заведующий лабораторией роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии», доцент кафедры материаловедения и физико-химии материалов ЮУрГУ.

Фото: монокристаллы гексаферрита стронция

Уникальные характеристики ферритов

Ферриты совмещают в себе свойства ферромагнетика, диэлектрика и полупроводника. Ученые Южно-Уральского государственного университета провели полный комплекс исследования свойств гексаферрита стронция. Температурная устойчивость, магнитные характеристики, механические характеристики – полная информация об этих свойствах материала необходима для его дальнейшего практического применения.

«Когда речь идет о применении, то всегда следует учитывать определенный температурный интервал, в котором нужно обеспечить соответствие параметрам, – поясняет Денис Винник. – И соответственно те исследования, которые мы провели, подтверждают, что монокристаллы, а также порошки гексаферрита стронция имеют необходимую термомеханическую стабильность».

На текущий момент данное направление находится в общем тренде развития мировой науки, но большинство ученых работают над получением поликристаллов – нано и микропорошков таких материалов. Однако ученые ЮУрГУ успешно выращивают монокристаллы и изучают их свойства. Монокристаллы интересны промышленности тем, что способны обеспечить высокий уровень качества конечного продукта, имеют более широкий спектр применений и минимальное количество дефектов. Объемные монокристаллические структуры гексаферритов со значительной степенью замещения атомов железа созданы только в ЮУрГУ.

Искусственные ферриты, изучаемые в настоящее время, далеки от их природных прототипов. Такой материал как гексаферрит стронция является перспективным «высокотемпературным» магнитоэлектриком.

«За основу была использована известная матрица гексагонального феррита. На первом этапе была отработана методика синтеза этого материала, изучены их химический состав, структура и свойства. Это позволило подобрать комплекс методик, необходимый для характеризации материала. Дальше эти известные синтетические матрицы подвергают модифицированию так, чтобы изменить их свойства. Мы меняем химический состав, меняем структуру. В дальнейшем это приводит к изменению их свойств. Наша задача состоит в том, чтобы путем постепенного изменения структуры добиться плавной регулировки характеристик материала», – продолжает Денис Александрович.

Фото: Д. А. Винник в НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ

Лабораторное оборудование мирового уровня

С точки зрения создания материалов в Южно-Уральском государственном университете созданы все условия. Есть необходимое оборудование для синтеза, с помощью которого ученые могут как получать порошки, так и выращивать монокристаллы, а также есть оборудования для изучения полученных материалов. Реализация междисциплинарного подхода к проведению исследований позволяет решать комплексные задачи.

«В лаборатории роста кристаллов НОЦ «Нанотехнологии» мы проводим первичную характеризацию, определяем химический состав, исследуем кристаллическую структуру, проводим изучение стабильности полученных материалов в широком диапазоне температур, термомеханических совйств, – приводит пример Денис Винник. – Следует отдельно отметить, что не так давно в ЮУрГУ закуплен магнитометр, и теперь мы можем исследовать магнитные характеристики наших материалов. Если ранее при обращались к коллегам из других учреждениях, то теперь сможем выполнять все работы в родном вузе».