В России нашли способ повышения точности работы сенсоров

Российские исследователи обнаружили новые закономерности, позволяющие контролировать структуру сплавов железа с галлием. Такие материалы могут применяться в высокоточных датчиках давления и гидролокаторах. Статья ученых опубликована в журнале Acta Crystallographica Section B.

Сегодня множество различных датчиков (давления и вибрации, а также гидролокаторы) работает с помощью принципа магнитоупругого эффекта — изменения намагниченности металла под действием механической силы в упругой области. Например, когда требуется отследить место нахождения субмарины, сквозь толщу воды отправляется ультразвуковой сигнал, который, отражаясь от поверхности судна, возвращается обратно в измененном виде. Принимающий обратный сигнал датчик незначительно изменяет свои размеры, по которым можно судить, как поменялся сигнал, и отследить положение подлодки.

В лабораторных условиях для оценки физических характеристик материалов сенсоров измеряется магнитострикционный эффект — изменение размеров образца под воздействием приложенного магнитного поля. Чем сильнее увеличивается или уменьшается размер образца, тем больше возможностей имеет изделие из него. Среди «рекордсменов» — сплавы железа с галлием (Fe-Ga, или галфенолы). В них изменение размеров образца достигает 0,04%, в то время как в чистом железе оно составляет всего 0,0015%.

Команда исследователей кафедры металловедения цветных металлов НИТУ «МИСиС» совместно со специалистами из Объединенного института ядерных исследований выявила ряд соотношений между температурой обработки галфенолов и их кристаллической структурой. Полученные авторами новой работы данные помогут сформировать полную картину о процессах, проходящих внутри кристалла, что позволяет подобрать необходимые условия обработки образца, чтобы стабилизировать его нужную структуру.

Кроме того, ученые, поддержанные грантом Российского научного фонда, доказали, что добавление в сплавы железа с галлием микроскопических доз редкоземельных элементов может не только дополнительно повысить их магнитострикцию, но и стабилизировать метастабильные фазы при комнатной температуре.

Благодаря систематическому подходу к изучению структуры галфенолов ученым удалось установить, при каких условиях термической обработки сплавы демонстрируют свои наилучшие функциональные свойства.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

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.