Исследование сложной системы – высокоэнтропийного материала со структурой перовскита – провели ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ). Они получили новый материал, обладающий высокой конфигурационной энтропией смешения, и оценили влияние изменения его химического состава на физические свойства. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале «Ceramics International» (Q1).
Высокоэнтропийные материалы со структурой перовскита создаются в Южно-Уральском государственном университете на базе Лаборатории роста кристаллов, которой руководит кандидат физико-математических наук Владимир Живулин. Высокоэнтропийные материалы, их еще называют «материалами будущего», состоят из пяти и более компонентов одинаковой концентрации. Ученые ЮУрГУ замещают один из катионов подрешетки в структуре перовскита на пять и более компонентов, благодаря чему конечный материал приобретает уникальные физические свойства. Такие материалы со структурой минерала перовскита перспективны для применения в электроники.
В одном из последних исследований ученые ЮУрГУ обратились к перовскиту LnCr0.2Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2O3 и определили, как лантан, самарий, европий и гадолиний – редкоземельные ионы – влияют на его структуру и электрические свойства. Созданный учеными материал – новый и ранее не изученный.
«Инновационность данного исследования заключается в том, что мы различными способами получаем совершенно новые материалы, которые до нас никто никогда не получал и тем более не исследовал. Параллельно с этим мы обретаем колоссальный опыт по получению сложных систем. Имея опыт и понимание того, как каждый элемент сложной многокомпонентной системы влияет на свойства соединения в целом, мы сможем создавать материал с заранее заданными и необходимыми свойствами. Я считаю, что это следующий шаг в развитии науке о материалах», – рассказал Владимир Живулин.
На фото: образцы материала со структурой перовскита
Перовскит был получен методом твердофазного синтеза – это один из трех методов, применяемых в Лаборатории роста кристаллов. Изучив элементный состав и кристаллическую структуру полученного материала, ученые обратились к его физическим свойствам. Измерив электропроводность материала, они выявили, что это свойство сильно зависит от элементного состава, и, изменяя количество и состав замещающих элементов, можно управлять его электропроводностью. В дальнейших исследованиях ученые планируют установить истинный механизм переноса заряда и его связь с энтропийным состоянием.
Отметим, что путем изменения химического состава вещества можно настроить и другие свойства материалов. Такие исследования ведутся в Лаборатории роста кристаллов. Кроме того, все материалы, которые создаются в лаборатории ЮУрГУ, отличаются высокой температурной стабильностью и точкой магнитного фазового перехода ниже нуля градусов Цельсия. Это редкое и востребованное сочетание.
Полученные материалы, считают ученые, подходят для создания электронных устройств. В планах создать на их основе самокалибрующиеся температурные датчики.
Добавим, что ученые не сосредоточены только на теме высокоэнтропийных перовскитов. В ЮУрГУ ведется работа над высокоэнтропийным материалом со структурой магнетоплюмбита, а также над созданием высокоэнтропийных сплавов.
Работы Лаборатории роста кристаллов поддержаны грантами РНФ. Полученные в рамках этих исследований результаты будут использованы для реализации целей и задач, поставленных в стратегическом проекте ЮУрГУ «Новые перспективные материалы» по программе «Приоритет 2030».
Южно-Уральский государственный университет – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).
СМИ о нас:
- Министерство науки и высшего образования РФ: Ученые определили влияние редкоземельных ионов на электрические свойства «материалов будущего»
- Tass.ru - Наука; Ученые получили новый материал со структурой перовскита для использования в электронике
- Scientificrussia.ru; Ученые ЮУрГУ определили влияние редкоземельных ионов на электрические свойства «материалов будущего»