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. Статья была опубликована в журнале Journal of the European Ceramic Society (Scopus, Q1).
Свойства материала в значительной степени влияют на характеристики устройств, в которых он применяется. В своей работе ученые кафедры «Материаловедение и физикохимия материалов» Политехнического института ЮУрГУ используют высокоэнтропийные материалы.
«Высокоэнтропийные материалы содержат 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. Так мы можем варьировать рабочие характеристики материала в более широком диапазоне Направление высокоэнтропийных материалов в настоящее время является мировым трендом в области материаловедения. А высокоэнтропийные гексаферриты наша группа создала первыми в мире», – рассказывает доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой материаловедения и физикохимии материалов Денис Винник.
Таким образом, ученые могут получать материалы с заданными свойствами. По профессора Винника, 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 учеными ЮУрГУ монофазных образцах высокоэнтропийной керамики на основе магнетоплюмбита температурные свойства изменились больше, чем на 500°.
Интерес исследователей 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.
Проект по созданию высокоэнтропийных кристаллических структур на основе магнетоплюмбита (сильно магнитный минерал, сложный оксид железа 3+ и свинца) был поддержан Российским научным фондом. Рост числа отечественных разработок и патентов на изобретения предусмотрен нацпроектом «Наука», который должен быть реализован в России к 2024 году.
Исследование взаимосвязи между энтропией, кристаллической структурой и электрическими свойствами высокоэнтропийной керамики гексаферрита бария было выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 18-73-10049).