В рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом, материаловеды ЮУрГУ занимаются созданием новых магнитных материалов. Магнитные характеристики таких материалов можно настраивать путем варьирования их химического состава. Использование этого метода упростит разработку новых электронных устройств СВЧ диапазона, датчиков температуры, материалов для защиты от электромагнитного излучения, постоянных магнитов. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале Ceramics International.
Работа проводится в рамках стратегического проекта «Новые перспективные материалы» по программе «Приоритет 2030», которая призвана решить задачи национального проекта «Наука и университеты».
«Магнитные материалы возможно синтезировать разными способами, но в зависимости от метода получения, могут отличаться и размеры частиц, и свойства материала. При этом состав вещества может оставаться прежним. Одной из важнейших задач проводимых нами работ является развитие методик синтеза новых магнитных веществ путем реализации высокоэнтропийного подхода», – комментирует руководитель проекта, заведующий кафедрой «Материаловедение и физико-химия материалов», доктор химических наук, профессор РАН Денис Винник.
Ученые Лаборатории роста кристаллов, входящей в структуру НИИ «Перспективные материалы и технологии ресурсосбережения», проводят систематическую работу по усложнению состава магнитного материала. В составе вещества специалисты производят замещение атомов железа сначала одним, а затем несколькими элементами, такими как алюминий, хром, галлий, индий, кобальт и их комбинациями в различных концентрациях. Данное исследование является развитием ранее выполненных работ.
«В первую очередь мы решали задачу создания вещества, которое сохранило бы базовую структуру магнетоплюмбита, а при этом большая часть атомов железа оказалась замененной на атомы других элементов. Эти элементы имеют отличающиеся от железа характеристики и, соответственно, создаваемый новый материал будет обладать иными магнитными свойствами», – поделился доцент кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов», заведующий лабораторией роста кристаллов, кандидат физико-математических наук Владимир Живулин.
.jpg)
В ходе исследования ученые получили более десяти экспериментальных образцов новых материалов, больше половины из которых показали свою пригодность к исследованию магнитных свойств.
«Постепенное увеличение числа элементов, которые в кристаллической решетке встают на позиции атомов железа в исходном материале, даёт непрерывный ряд. Анализ получившегося ряда позволяет судить о характере влияния происходящих изменений в структуре вещества на его магнитные свойства. При этом необходимо сохранить структуру, характерную для исходного вещества – структуру магнетоплюмбита», – рассказал один из соавторов статьи, профессор кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов» Евгений Трофимов.
Настоящий проект является утвержденным на конкурсной основе продолжением успешного проекта, поддержанного РНФ в 2018 году. Общее направление работы – создание высокоэнтропийных веществ со структурой магнетоплюмбита и изучение их свойств. В течение двух лет на реализацию текущего гранта выделяется ежегодно по 6 млн рублей. Сейчас ученые развивают методики создания таких веществ.
«Исследование взаимосвязи свойств изучаемых многокомпонентных систем с их структурой полезно для понимания не только свойств высокоэнтропийных оксидов, но и взаимосвязи «состав-структура-свойства» для любых типов веществ. Проводимые исследования в части создания высокоэнтропийных веществ со структурой магнетоплюмбита в виде нано-, микропорошков и керамик, монокристаллов не имеют аналогов в мире», – говорит Денис Винник.
В рамках программы развития «Приоритет 2030» научные группы создают перспективные металлические, неметаллические, композиционные материалы. Среди перспективных областей применения таких материалов следует отметить электронику, машиностроение, авиастроение, космические аппараты и технологии.
«В реализации данных проектов активно задействованы студенты кафедры материаловедения и физико-химии материалов. Ребята имеют возможность освоить навыки работы на современном технологическом и исследовательском оборудовании, пройти курсы по коммерциализации проектов и подготовку по IT дисциплинам», – отмечает Денис Винник.
Южно-Уральский государственный университет – это университет 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), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».