• 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

«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее

«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее / Автор: Cloelia Andronicus Добавив в расплав...

В лапках жуков обнаружили смазочный материал лучше тефлона

©metrioptera, Bugguide, ISU / Автор: Никита Тарасов Тефлон — одна из самых больших удач современной химии. Благодаря своей...

Созданы микророботы, удаляющие радиоактивные отходы

Новые микророботы удалят радиоактивное загрязнение / Автор: Андрей Чернов Ядерная энергетика — на сегодня один из наиболее эффективных...

В Google провели первую квантовую симуляцию химической реакции

Процессор Sycamore, при помощи которого проводились вычисления / Erik Lucero / Автор: Дмитрий Жуков Команда инженеров из Google...

Свежо и экологично: ученые разработали пищевые датчики на основе бумаги и графена

Новые датчики можно легко разрезать ножницами, добиваясь нужного размера, и просто утилизировать / © 10.1016/j.apmt.2022.101589 / Автор: Pinaria...

Создан материал для аккумуляторов будущего

©Wikipedia / Автор: Иван Беляев Для возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи или ветрогенераторы, важно иметь надежные...

Химики нашли способ уничтожать «вечные» загрязнители

PFAS используются, в частности, в пенах для пожаротушения /© Adam Thomas, US Navy / Автор: Caristania Fabricius Пер-...

Для получения синтез-газа предложен искусственный «фотосинтез»

«Искусственный лист» в лаборатории / ©University of Cambridge, Virgil Andrei / Автор: Павел Сорокин Для промышленного синтеза различных...

Инновационная экспериментальная схема поможет создать зеркальные молекулы

©Wikipedia / Автор: Euclio Drusus Группа исследователей из Университета DESY, Гамбургского университета и Университетского колледжа Лондона во главе...

Новая добавка в асфальт защитит дороги от обледенения

©Lorie Shaull, Flickr / Автор: Александр Литвинов Лед на зимней дороге опасен для всех участников движения. С ним...

Масс-спектрометрия помогла выяснить возраст отпечатков пальцев

Авторы открытия, заставившего отпечатки пальцев раскрыть больше информации — Пейдж Хиннерс и Янг-Джин Ли /© Christopher Gannon/Iowa State...

Прозрачная древесина сможет стать экологически чистой заменой полиэтилена

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

Российские ученые получили вещество, которое сможет замедлить глобальное потепление

Глобальное потепление — угроза всему населению нашей планеты / © engoo.ru / Автор: Анастасия Кожевникова Один из самых...

Разработан клей, застывающий в магнитном поле

©NTU Singapore / Автор: Ptolemocratia Acerronius Многие клеи на основе эпоксидных смол отвердевают под действием внешних факторов —...

Новое топливо из бактерий будет эффективнее ракетного

©David Berd, CDC / Автор: Ирина Мельникова Ископаемое топливо — нефть, газ, уголь — позволяет автомобилям ездить, самолетам...

Ученые впервые измерили теплопередачу одной молекулы

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

Рентген и ИК-спектроскопия раскрыли химический секрет «Моны Лизы»

© AP Photo / Christophe Ena / Автор: Татьяна Соловьёва Новое исследование с участием ученых и искусствоведов из...

Химики раскрыли секрет подводного суперклея моллюсков

Биссусная нить (byssal thread) с адгезивными дисками (plaque) / © Tobias Priemel / Автор: Caristania Fabricius Некоторые двустворчатые...

Разработан простой процесс получения экологичного дезинфектанта из воды

Схема установки, предложенной учеными / © Murray, Voskian, Surendranath et al., Joule, 2019 / Автор: Ольга Кузьмина Пероксид...

Ученые создали цинковые «снежинки»

«Снежинки» из цинка по красоте не уступают водяным / © Waipapa Taumata Rau, University Of Auckland / Автор:...