Найден способ усилить магниты и увеличить их эффективность

Российские ученые создали методику получения специальных наночастиц, которые могут сделать магниты намного сильнее, и протестировали их действие на бариевых магнитах BaFe₁₂O₁₉. Результаты исследований сотрудников Сибирского федерального университета (СФУ) были опубликованы в журнале Materials Research Express.

Бариевые магниты очень устойчивы против механических ударов, размагничивающих действий нагрева и внешних магнитных полей и коррозии. Они широко используются в современном мире: в гироскопах, в приборах электродинамики, для магнитной звукозаписи.

Ученые разработали методику получения наноразмерных барий-ферритных частиц и проследили, как изменится их активность, если добавить их в другие материалы.

Также авторы изменяли размер магнитных частиц и смотрели, как «реагирует» на это коэрцитивная сила — величина магнитного поля, необходимого для полного размагничивания материала.

«Оказалось, что с уменьшением размера частиц коэрцитивная сила очень сильно увеличивается и достигает максимума при малых размерах. Затем, при дальнейшем уменьшении до одного нанометра и меньше, она снова уменьшается», — рассказал один из авторов статьи Анатолий Лепешев, доктор технических наук, заведующий научно-образовательным центром ЮНЕСКО «Новые материалы и технологии» Сибирского федерального университета.

Благодаря этому эффекту авторы определили необходимый размер наноцастиц, при котором достигается максимальная магнитная жесткость. Жесткость, а также величина намагниченности насыщения в конечном счете и определяют магнитную энергию. Чем выше магнитная энергия, тем больше этот материал подходит для использования в качестве постоянного магнита. Таким образом, если в обычные магниты добавлять разработанные авторами наночастицы или формировать их в процессе высокоскоростной закалки, то можно получить материал с максимальной магнитной энергией.

В ходе работы ученые после обработки порошков бариевых магнитов BaFe₁₂O₁₉ плазмой совершили их высокоскоростную закалку (~ 107 град/сек), тем самым создав в материалах барий-ферритные наночастицы и повысив магнитную энергию вещества. Оказалось, что, регулируя технологические параметры плазменного распыления и последующей закалки можно управлять размерами наночастиц и, следовательно, величиной коэрцитивной силы. Ученые отмечают, что такой метод улучшения эксплуатационных свойств подходит не только для бариевых магнитов. Наночастицы можно формировать не только при высокоскоростной закалке, но и внедрять их, например, при спекании, обеспечивая при этом высокий уровень магнитной жесткости.

Поскольку такие наночастицы могут нагреваться в электромагнитных полях или вращаться в переменном магнитном поле, то их можно использовать для проведения таргетных операций.

«Мы сравнили полученные характеристики с зарубежными аналогами и установили, что наши результаты соответствуют, а по некоторым показателям превышают зарубежные», — заключил ученый.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Красноярского научного центра СО РАН.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.