Ученые Южно-Уральского государственного университета научились «настраивать» физические свойства вещества в зависимости от цели его применения. Например, они могут создать материалы, способные выдерживать высокие температуры, для датчиков температуры.
Проект по созданию высокоэнтропийных кристаллических структур на основе магнетоплюмбита (сильно магнитный минерал, сложный оксид железа 3+ и свинца) был поддержан Российским научным фондом. Статья в рамках данного исследования была опубликована в высокорейтинговом журнале Journal of the European Ceramic Society (Scopus, Q1).
Новый материал для более совершенных устройств
Свойства материала в значительной степени влияют на характеристики устройств, в которых этот материал применен. В своей работе ученые кафедры «Материаловедение и физикохимия материалов» Политехнического института ЮУрГУ используют высокоэнтропийные материалы.
«Высокоэнтропийные материалы содержат в своем составе не менее пяти компонентов, что позволяет варьировать свойства получаемого материала в широких диапазонах. Если в исходное вещество добавить один или два легирующих компонента, мы сможем модифицировать свойства и структуру вещества определенным образом, но, когда мы имеем дело с высокоэнтропийной системой, мы можем добавить не один-два, а пять и более легирующих компонентов, что позволяет варьировать рабочие характеристики материала в значительно более широком диапазоне. Направление высокоэнтропийных материалов в настоящее время является мировым трендов в области материаловедения. А высокоэнтропийные гексаферриты наша группа создала первыми в мире!», – поясняет доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой материаловедения и физикохимии материалов Денис Винник.
Таким образом, у ученых появляются методы для получения материала с заданными, нужными для конкретного использования, свойствами, то есть, они могут оптимизировать и получать материал для одного конкретного применения. Это полностью снимает необходимость получения нового материала путем соединения нескольких материалов.
«Можно взять одну и ту же структуру и путем оптимизации сначала химического состава, потом структуры материала добиться нужных для конкретного устройства свойств. Например, у гексаферрита бария температура Кюри, при которой он перестает быть магнитом, составляет 450°. В созданных нами монофазных образцах высокоэнтропийной керамики на основе магнетоплюмбита температурные свойства изменились больше, чем на 500°. Хочу отдельно отметить, что никто до нас в мире не получал высокоэнтропийный магнетоплюмбит», – говорит Денис Винник.
Интерес ученых к ферритам значительно возрос за последние двадцать лет. Активно ведутся исследования способов модификации их свойств. Ученые надеются, что новое вещество будет востребовано, например, при производстве самокалибрующихся датчиков температуры.
Рост числа отечественных разработок и патентов на изобретения предусмотрен нацпроектом «Наука», который должен быть реализован в России к 2024 году.
ЮУрГУ – участник Проекта 5-100, призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров. Исследования в области материаловедения являются одними из трех стратегических направлений развития научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета наряду с цифровой индустрией экологией.