Умение управлять рассеянной и обратимой энергиями в ферромагнитных сплавах расширит возможности создания энергоэффективных и экономичных механизмов. Разработкой методов управления занимается старший научный сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ Екатерина Тимофеева. Этот проект недавно был поддержан грантом Президента РФ.
– Это только часть большого исследования по ферромагнитным сплавам, которое ведется в нашей лаборатории, – рассказывает Екатерина. – Мы уже несколько лет изучаем, как меняются форма и объем этих материалов при изменении температуры, механической нагрузки, воздействии магнитного поля, разрабатываем методы контроля и управления этими свойствами.
Ферромагнитные сплавы с термоупругими мартенситными превращениями относят к так называемым интеллектуальным материалам. В мире эти сплавы исследуют уже более 20 лет, и больших успехов в этом направлении достигла лаборатория физики высокопрочных кристаллов СФТИ под руководством профессора Юрия Чумлякова. В частности, здесь была создана уникальная технология получения крупных монокристаллов ферромагнитных сплавов, и разработано множество способов создания на их основе различных композиционных наноструктурных материалов. Кроме того, здесь впервые был получен двусторонний эффект памяти формы при изменении температуры со сплавом никель-феррум-галлий-кобальт.
По словам Екатерины Тимофеевой, достоинства ферромагнитных сплавов в том, что ими легко управлять, также они могут работать в большом интервале температур (от комнатной до 400 гр. С) и нагрузки (от 1 до 800 мегапаскалей), испытывать различные превращения (переход из одной фазы в другую) при определенных условиях, практически не теряя энергии.
– Энергия тратится при любом действии. В процессе отклика ферромагнитных сплавов на изменения окружающей среды также теряется энергия, – поясняет Екатерина. – Но если потери маленькие, то такие сплавы легко могут откликаться на изменения окружающей среды с большой повторяемостью процесса. Поэтому они могут использоваться как актюаторы, например, детали из такого сплава способны сжиматься-разжиматься огромное количество циклов – десятки тысяч раз – с малыми потерями энергии, что хорошо для практического применения.
Данные исследования носят пока только фундаментальный характер, но за ферромагнетиками будущее – уверены ученые. Они могут иметь широкое применение для создания активных элементов механизмов в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении и везде, где требуется высокая термостойкость и износостойкость материалов.