Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

 

Руководитель: Коледов В.В. 

 

В фокусе настоящего проекта - значительный пробел в современных знаниях о фундаментальных свойствах магнитных материалов – практически полное отсутствие информации о кинетике намагниченности и перераспределении энергии между подсистемами магнитного тела при фазовом переходе (ФП) первого или второго рода. Кинетика магнитной релаксации вблизи ФП резко отличается от традиционной: вблизи ФП не сохраняется модуль намагниченности и значительную роль играют времена, связанные не с прецессией магнитного момента, а с релаксации процессов упорядочения и обмена энергией подсистем. Величины характерных времен вблизи ФП значительно больше, а согласно уравнению Ландау-Халатникова, могут вообще стремиться к бесконечности. Поскольку в настоящее время неизвестны даже приблизительные данные о порядке величин, связанных с кинетическими процессами при ФП, описываемых уравнениями типа Ландау-Халатникова, то, до получения экспериментальных данных об этих параметрах, вообще, невозможно говорить об адекватности теоретического описания подобных систем. Следует отметить, что проблема имеет также большое прикладное значение. В последнее время исследователи во всем мире стремятся найти подходы к созданию альтернативных энергетических твердотельных систем на основе магнитокалорического эффекта (МКЭ). Мощность будущего магнитного холодильника определяется как раз скоростью релаксации процессов вблизи ФП, так как МКЭ достигает больших величин только вблизи ФП. 

В настоящем проекте предложен уникальный подход к решению проблемы экспериментального изучения высокоскоростных процессов при ФП на основе инфракрасного волоконно- оптического датчика (ВОД) температуры. Отличаясь точностью, помехоустойчивостью и быстродействием на уровне 10-6 сек, новый датчик превосходит известные в мировой литературе датчики, основанные на миниатюрных термопарах или пленочных терморезисторах. В ходе проекта будет усовершенствован разработанный Российской группой ВОД температуры. На его основе в Институте Материаловедения ВАНТ (г. Ханой) Вьетнамской и Российской группой уже создан и проходит испытания единственный в мире комплекс по исследованию зависимости намагниченности и температуры образцов перспективных магнитных функциональных материалов в сильных импульсных магнитных полях до 10 Тл и длительностью импульса порядка 10-3 с. Аналогичный комплекс, но с магнитом, обеспечивающим длительность импульса 10-6 - 10-4 сек будет создан в ИРЭ им. Котельникова РАН, г. Москва. Основным результатом проекта станет получения новых знаний о ранее не исследованных высокоскоростных процессах магнитной релаксации в перспективных магнитных материалах и создание теоретической модели этих процессов. Новые уникальные высокоскоростные методики термометрии также найдут применение в различных отраслях науки в России и за рубежом.

 Краткий отчёт: 2017 г.

  


 

 

 

 

 

 Руководитель: Шавров В.Г. 

 

Магнитные сплавы с эффектом памяти формы (ЭПФ) Ni-Mn-Ga и Ni-Mn-In имеют обратимую деформацию более чем на несколько процентов, в результате термоупругого мартенситного перехода, индицируемого магнитным полем. Недавно в работе [1] был представлен железосодержащий, высокопрочный сплав Fe-Ni-Co(Al-Ta-B) с ЭПФ, обладающий сверхпластичной деформацией более 13% с пределом прочности выше 1ГПа, что почти в два раза превышает максимальный результат по сверхпластичной деформации в сплавах Ni-Ti. Кроме того, данный железосодержащий сплав имеет высокую демпфирующую способность и обратимое изменение значения намагниченности в процессе нагрузки и разгрузки. Рассматриваемый сплав обладает уникальными физическими свойствами: широкий гистерезис сверхпластичности, изменение намагниченности в большом интервале значений и электрического сопротивления в результате нагрузки, сопровождающиеся высокими значениями пластичности. С учетом этих свойств данные железосодержащие сверхпластичные сплавы, как ожидается, будут использоваться для широкого круга практических применений, а именно, в качестве: сверхпластичных, демпфирующих и функциональных материалов. В настоящем проекте российская и индийская группы мы планируют объединить свои усилия для создания новых сплавов, детального изучения структуры и свойств железосодержащих сплавов с гигантским ЭПФ семейства Fe-Ni-Co(Al-Ta-B). Особое внимание будет уделено изучению магнитных и функциональных свойств в сильных магнитных полях. В частности, магнитному ЭПФ, магнитопластичности и магнитокалорическому эффекту.
1. Y. Tanaka et al. Ferrous Polycrystalline Shape-Memory Alloy Showing Huge Superelasticity. Science 327, 1488 (2010);

 

 Краткий отчет:  2017 г

 


 

 

 

 

Руководитель: Коледов В.В.

 

Проект направлен на решение задач создания и исследования одно- и двумерных периодических структур на основе новых пленок твердотельных функциональных материалов, таких как интерметаллиды, а также -соединения марганца, оксиды переходных металлов, которые, взаимодействуя с электромагнитной волной, испытывают фазовые структурные или магнитные переходы под воздействием температуры или во внешних полей. Рассматриваемые периодические структуры включают массивы микро- или -нано-отверстий и более сложные массивы. Будет проведено теоретическое и экспериментальное исследование взаимодействия таких микро- и -нано-перфорированных структур с электромагнитными волнами, включая образование плазмонных, вытекающих мод и мод селективного 

пропускания электромагнитных волн через субволновые матрицы нано-отверстий. То есть, эти процессы будут исследоваться в условиях, когда при взаимодействии с электромагнитной волной в условиях фазового перехода в материале матрицы параметры среды будут резко изменяться. Будут исследованы впервые изготовленные методами электронной и ионной нано-литографии нано-перфорированные структуры, геометрические параметры которых – размер, форма и симметрия перфорации резко зависят от температуры и механического напряжения при термоупругом мартенситном переходе в материале матрице, например, интерметаллиде Ti2NiCu. Также впервые будет произведен поиск эффектов взаимодействия мягких мод фазового перехода в материале матрицы с элементарными возбуждениями, такими как плазмоны, поляритоны и др. Иранский партнер уже имеет большой опыт теоретических и экспериментальных работ по исследованию наноантенн, фотонных микро- и -наноструктур в оптической области спектра. Российская группа будет включать специалистов трех направлений, в которых также имеет важные приоритетнее результаты: в области создание функциональных микро- и -наномеханических структур методами нанолитографии, в области фазовых переходов, а также, в области методов изучения свойств материалов в широком диапазоне электромагнитных волн от СВЧ до субмиллиметрового. Таким образом, синергетика проекта учитывает отличное взаимное дополнение опыта и оснащения Иранской и Российской групп. В случае успеха настоящего фундаментального проекта будут получены первые доказательства возможности управления свойствами фотонных и плазмонных структур в широком диапазоне электромагнитных волн при помощи внешних воздействий. Будет сделана принципиальная оценка возможности использования новых эффектов и структур для создания следующего поколения приборов микро- и -нано-оптики, -фотоники, -плазмоники, компонент СВЧ-схем.

 

Краткий отчет:  2017 г

 

 


 

 

 

 

Руководитель: Коледов В.В. 

 

Проект направлен на изучение фундаментальных аспектов протекания фазовых переходов твердое тело-жидкость в металлах и сплавах и мартенситных переходов в интерметаллидах на наношкале размеров при воздействии электрического тока и лазерного излучения. Синергетика проекта заключается в том, что Индийская группа создала оригинальные методики и имеет значительный опыт работы с индуцированными электрическим током потоками жидких металлов на большие расстояния и изготовления на основе капель жидких металлов 3-D структур на микро- и нано-масштабах размеров. Российская группа является одним из ведущих коллективов по изучению мартенситных структурных фазовых превращений в интерметаллических сплавах на наношкале. Идея проекта заключается в том, чтобы объединить усилия обеих групп, для углубленного изучения особенностей фазовых превращений плавления/кристаллизации и мартеситных фазовых переходов и движения жидких металлов во внешнем электрическом поле, провести поиск новых эффектов влияния электрического тока, лазерного излучения, а также близости капель и частиц к поверхности (proximity effects), чтобы оптимально использовать эти новые знания для разработки фундаментальных научных основ создания систем нано-соединений (нанопайки) и самых маленьких, допускаемых физическими ограничениями, нано-инструментов с эффектом памяти формы и потенциального применения как нано-инструментов, так и процессов движения малых металлических капель для нано-пайки в передовых системах 3D наносборки "снизу вверх" наноэлементов для решения прорывных задач наноэлектроники, нанотехноилогии, лаборатории на чипе, биомедицинской технологии и др.

 

Краткий отчет:  2017 г