Ученые ТПУ научились "настраивать" свойства керамики из магнитных микросфер

Исследователи Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая разработали новый двухступенчатый метод получения высокомагнитной керамики — из полых микросфер магнетита.

Он позволяет "настраивать" свойства готовых изделий и снизить энергозатраты при их производстве.

Ученые Томского политеха вместе с коллегами из Китая представили новый способ получения высокомагнитных порошков на основе магнетита в форме полых сфер, из которых затем могут быть созданы объемные керамические изделия.

«Предложенный нами подход основан на двухступенчатой процедуре изготовления высокомагнитных материалов. Сначала мы формируем микроразмерные полые частицы магнетита в процессе плазмодинамическогосинтеза. Механизм образования микроразмерныхполых частиц в нашем случае происходит благодаря специфическим условиям взаимодействия плазмы с газовой средой. Далее спекаем синтезированный порошок при контролируемых температуре и давлении, чтобы получить на выходе образцы твердой керамики. Благодаря уникальной структуре наших порошков удается сохранить высокие магнитные свойства в готовых керамических объемных образцах»,

– отмечает один из авторов исследования, доцент отделения электроэнергетики и электротехники ТПУ Иван Шаненков.

Политехники протестировали метод создания магнетита в разных газовых средах – смесях аргона, азота и гелия с кислородом. Результаты исследований показали, что выбор инертного газа влияет на фазовый состав, размер частиц и их структуру. Контролируемое снижение концентрации кислорода в газовой смеси в исследованном диапазоне приводит к росту содержания магнетита и уменьшению количества примесей, а также формированию полых сфер размером до десятков микрометров.

Получение керамических изделий из магнитных микросфер производилось с помощью искрового плазменного спекания при температуре от 600 до 1100 °C в течение 600 секунд. При этом политехники установили оптимальные режимы работы электрофизического оборудования для сохранения магнитных свойств готовых изделий.

По словам ученых, предложенная методика позволит синтезировать многокомпонентные высокомагнитные керамические материалы с улучшенными магнитными свойствами и снизить энергозатраты при ее производстве. Такие материалы в будущем можно будет использовать в технологиях поглощения электромагнитного излучения, энергетике, спинтронике и магнитно-резонансной томографии.