• Виктор
  • Статьи
  • 1 мин. чтения

Ученые НИТУ «МИСиС» впервые в мире создали MAX-фазу с магнитными свойствами


Опытный образец MAX-фазы на основе ванадия и железа, полученный на кафедре функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» / ©Пресс-служба НИТУ «МИСиС» / Автор: Павел Сорокин

Инновационный состав обеспечит MAX-фазе дополнительные магнитные свойства. Полученный гибридный материал найдет применение в суперсовременных спинтронике и микроэлектронике.

MAX-фаза — это новый, предсказанный и экспериментально исследованный (с 2013 года) искусственный класс тугоплавких материалов. Они обладают необычным сочетанием химических, физических, электрических и механических свойств, особой слоистой структурой и уникальным сочетанием наиболее востребованных свойств металла и керамики. Их можно описать общей формулой Mn+1AXn, где М — переходный металл, А — элемент IIIA или IVA подгруппы периодической системы, Х — углерод или азот.

Специфический набор свойств этих материалов обусловлен уникальным атомно-слоистым строением их кристаллической решетки. MAX-фазы обладают удивительными свойствами, комбинирующими достоинства металлов и керамики: демонстрируют так называемую эластичную жесткость, устойчивость к химическому воздействию, тепловую и электрическую проводимость, низкий удельный вес, высокий модуль упругости, низкий коэффициент теплового расширения, высокую тепло- и жаростойкость.

Эти материалы относительно мягкие, и большинство из них легко поддаются обработке, при этом они устойчивы к термическому удару и повреждениям. Кроме того, некоторые представители МАХ-фаз устойчивы к так называемому усталостному разрушению и окислению. При комнатной температуре их можно сжимать до 1 ГПа, при этом они способны полностью восстанавливаться при снятии нагрузки, рассеивая примерно 25 % механической энергии — по принципу сжатия карточной колоды. При более высоких температурах для этих материалов типичен переход от хрупкого к пластическому поведению.


Порошковая фракция MAX-фазы на основе ванадия и железа, полученная на кафедре функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» / ©Пресс-служба НИТУ «МИСиС»

Сфера исследований МАХ-фаз сейчас в стартовом состоянии, пока не существует полного понимания общих магнитных характеристик этих атомно-слоистых материалов. Однако известно, что магнитные свойства материалам сообщают поздние переходные металлы. Синтез МАХ-фаз с включением этих элементов — особенно сложная научно-экспериментальная задача, поскольку они не являются образующими для структуры данных материалов.

«Нашему коллективу удалось впервые в мире получить магнитную МАХ-фазу с железом, являющимся поздним d-элементом. Растворимость железа при этом составила 10%, до этого в литературе указывалась возможность растворения только 0,3-0,5%, что было в пределах погрешности эксперимента и не внушало доверия. Мы нашли параметры синтеза, которые позволяют получить достаточно стабильные магнитные МАХ-фазы», — рассказала руководитель проекта Анна Позняк, научный сотрудник кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС».

«Получение МАХ-фаз с включением в их структуру железа стало возможным благодаря многократным попыткам синтеза материала при различных температурно-временных параметрах плазменно-искровым спеканием, с одновременным изучением фазового состава, структуры и определением предела растворимости, детальным анализом результатов эксперимента и выявлением кинетики процессов спекания в сложных карбидных системах», — пояснила она.

Потенциальные области применения магнитных МАХ-фаз варьируются в настоящее время от магнитного охлаждения до новейших спинэлектронных приборов и устройств.

Свойства этих уникальных материалов позволяют создавать принципиально новые направления использования, например, в технологиях, включающих высокоэффективные двигатели, устойчивые к повреждениям тепловые системы, повышающие усталостную стойкость и удержание жесткости при высоких температурах. Они могут использоваться для производства особо жестких и термостойких огнеупоров, высокотемпературных нагревательных элементов (спирали печей), покрытий для электрических контактов, устройств и механизмов ядерной промышленности, устойчивых к жесткой радиации.


Source: https://lib.zaplata.ru/nauka/ychenye-nity-misis-vpervye-v-mire-sozdali-max-fazy-s-magnitnymi-svoistvami.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Ученые рассмотрели возможность зарождения жизни на безводных планетах

Вид Титана, спутника Сатурна, в ближнем инфракрасном диапазоне, демонстрирующий блики на углеводородных озерах на его поверхности / ©...

Криминалисты научились определять отпечатки пальцев, оставленные на бумаге до и после печати

©Loughborough University / Автор: Ирина Мельникова Если отпечатки пальцев подозреваемого обнаружили на важном для дела документе, ловкий преступник...

Новый материал преобразует загрязнитель воздуха в промышленно важное вещество

Молекула диоксида азота, захваченная материалом MFM-520 / Автор: Дмитрий Жуков Оксиды азота, в том числе диоксид, образуются при...

Учёный изобрёл сухую воду

В рамках проекта по борьбе с глобальным потеплением, ученый из Великобритании представил свою разработку – воду в виде...

Добавка придала пластику свойства металла

© Sandia Labs, Craig Fritz / Автор: Sycophanta Duccius Полимеры, к которым относят различные виды пластмасс, состоят из...

Химическая инъекция вернула к жизни отработанные литийионные аккумуляторы

С помощью специального реагента исследователи восстановили работу литийионных аккумуляторов / © Getty Images В современном мире литийионные аккумуляторы...

Швейцарские ученые получили «пластиковое золото»

©Peter Rüegg, ETH Zurich / Автор: Visellia Orfius «Любители золотых часов и массивных ювелирных изделий будут взволнованы, —...

Блокчейн использовали в моделировании четырех миллиардов реакций, необходимых для зарождения жизни

Модели химических соединений / © Wikipedia Commons / Автор: Telestis Scaevinius В исследовании, опубликованном в журнале Chem, ученые...

Применение графена позволяет полностью извлекать золото из электронных отходов

/ © iStock / Автор: Михаил Григорьев Количество выбрасываемых в мире электронных и электрических устройств (так называемых электронных...

Цианид мог сыграть ключевую роль в появлении жизни на Земле

Возможно так выглядела наша планета четыре миллиарда лет назад — бледно-оранжевая точка / ©NASA/Goddard Space Flight Center/Francis Reddy...

Прозрачная древесина сможет стать экологически чистой заменой полиэтилена

Уже сейчас прозрачная древесина может заменить некоторые виды пластика, используемые, например, для упаковки продуктов / © Anish M....

Химики установили новые свойства эйнштейния — самого тяжелого элемента, который удалось получить в чистом виде и увидеть невооруженным глазом

Свечение примерно 300 микрограмм Эйнштейния-253 в результате альфа-распада с излучением в окружающую среду частиц энергией 6,6 мегаэлектронвольт. Энерговыделение...

Ученые синтезировали материал — почти такой же твердый, как алмаз

Изображение одной из алмазных наковален, полученное с помощью оптического микроскопа; один из образцов нитрида углерода C3N4 вмял поверхность...

Создан гель для предотвращения лесных пожаров

©Wikipedia / Автор: Ирина Мельникова Лесные пожары — важная часть многих экосистем. Но столетия, в течение которых люди борются...

Съедобный биокомпозит на неделю продлил срок годности фруктов и ягод

Схема получения материала / © Ajayan, Rahman, Yung et al., Advanced Materials, 2020 / Автор: Sycophanta Duccius По...

Бананы предложили использовать в борьбе с пластиковым мусором

Авторы исследования создают биоразлагаемую пленку из банановой кожуры / © South Dakota State University Бананы — один из...

Создан негорючий электролит для аккумуляторов

©Jian-Cheng Lai, Stanford University / Автор: Иван Беляев Сегодня цивилизация как никогда прежде зависит от портативных источников энергии,...

Искусственный интеллект поможет построить карту химического пространства

©Wikipedia / Автор: Pinaria Caprarius Ученые из Сколтеха (Центр научных и инженерных вычислительных технологий для задач с большими...

Новый материал поможет разведывательным беспилотникам и парашютам самоуничтожаться после использования

©Wikipedia / Автор: Euclio Drusus По заказу американского Минобороны химики работали над созданием электронных датчиков и средств их...

Ученые впервые измерили теплопередачу одной молекулы

©Wikipedia / Автор: Lampronia Auxilius В процессе работы все вычислительные устройства выделяют тепло согласно закону Джоуля — Ленца....