Томские физики исследуют сплавы для бытовой техники нового поколения

Сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ исследуют особенности мартенситных превращений в магнитоуправляемых материалах с памятью формы при охлаждении/нагреве и под нагрузкой. Полученные данные будут использованы для разработки новых устройств с повышенной надежностью, к примеру, магнитоуправляемых датчиков и актуаторов.

«Помимо этого новые данные могут послужить отправной точкой для создания магнитных холодильников, которые будут экологичнее и эффективнее существующей техники. Проект реализуется при поддержке Научного фонда ТГУ им. Д.И. Менделеева»,

– сообщает пресс-служба Томского госуниверситета.

Предмет исследования физиков — ферромагнитные сплавы с эффектом памяти на основе интерметаллидов, обогащенных никелем и алюминием. Их особенность заключается в том, что они могут изменять и восстанавливать форму до 10 % под действием магнитного поля, а не только температуры и механических напряжений, как это происходит с никелидом титана. Детали из такого сплава способны изменять форму огромное количество циклов — десятки тысяч раз — с малыми потерями энергии, что хорошо для практического применения. 

Например, ферромагнетики очень перспективны для создания магнитоуправляемых датчиков, актуаторов и других устройств, используемых при строительстве космических аппаратов, самолетов, автомобилей и оборудования, для которого необходимы материалы с высокой термостойкостью и износостойкостью.

«В рамках нового гранта мы исследуем температурные интервалы проявления мартенситных превращений в ферромагнетиках. При таких фазовых превращениях в материале происходят изменения структуры и наблюдается деформация. Исследования будут проводиться в широком температурном интервале — от минусовой температуры жидкого азота (−195,75°C) до +300°C»,

– объясняет ведущий научный сотрудник СФТИ Елена Панченко.

Уникальность научных изысканий физиков ТГУ заключается в том, что они проводят свои исследования не только на поликристаллах, но и на монокристаллах сплавов с непрерывной кристаллической решеткой. Наличие такой структуры обеспечивает повышенную прочность и защищает материал от разрушения в процессе испытаний.

Добавим, что результаты исследования ученых СФТИ могут стать отправной точкой для создания принципиально новой бытовой техники. Для этого будет использоваться способность ферромагнетиков изменять температуру под воздействием магнитного поля в результате обратимого выделения или поглощения тепла, так называемый магнитокалорический эффект. Уже сегодня его применяют в холодильных установках и тепловых машинах.

В обозримом будущем он станет основой для создания магнитных холодильников, которые будут гораздо эффективнее, экологичнее и безопаснее, нежели компрессионные, в которых используется фреон.