Магниты станут сильнее и эффективнее благодаря открытию сибирских учёных

Наночастицы, внедренные в магнит

Российскими учеными была разработана методика получения особых наночастиц, которые способны увеличить силу магнитов. Действие наночастиц протестировали на бариевых магнитах BaFe12O19. Журнал Materials Research Express опубликовал результаты работ сотрудников Сибирского федерального университета (СФУ).

Бариевые магниты обладают высокой устойчивостью к механическим ударам, размагничивающим нагревательным действиям и внешним магнитным силовым полям, а также коррозии. В настоящий момент получили широкое применение: в гироскопах, в электродинамических приборах (также используемых на лабораторных столах научных заведений), в магнитной звукозаписи.

Ученые разработали способ получения наноразмерных барий-ферритных частиц и протестировали их активность при добавлении их в другие материалы.

Кроме того, авторами изменялся размер магнитных частиц, и была исследована «реакция» на это коэрцитивной силы — величины магнитного поля, показывающая в какой степени затруднены в ферромагнитных материалах процессы намагничивания.

Анатолий Лепешев, доктор технических наук, заведующий научно-образовательным центром ЮНЕСКО «Новые материалы и технологии» Сибирского федерального университета является одним из авторов статьи. Он рассказал, что при уменьшении размера частиц коэрцитивная сила значительно возрастает и становится максимальной при малых размерах. Далее при уменьшении до 1 нанометра и меньше она опять снижается.

Авторами был вычислен размер наночастиц, необходимый для достижения максимальной магнитной жесткости. В итоге, магнитную энергию определяют жесткость и величина намагниченности насыщения. Чем сильнее магнитная энергия, тем больше используемый материал применим как постоянный магнит. Так получить материал с максимально возможной магнитной энергией можно, если в обычные магниты включать разработанные авторами наночастицы или производить их формирование в ходе высокоскоростной закалки.

После обработки плазмой порошков бариевых магнитов BaFe12O19 учёные произвели их высокоскоростную закалку (~ 107 град/сек), получив на выходе в материалах барий-ферритные наночастицы и повысив магнитную энергию материала. Оказалось, размеры наночастиц и, как следствие, величину коэрцитивной силы можно менять, управляя технологическими параметрами плазменного распыления и производя последующую закалку. Ученые отметили, что данный способ повышения эксплуатационных свойств применим не только к бариевым магнитам. Формирование наночастиц можно осуществлять не только при высокоскоростной закалке, но и, в частности, внедряя их при спекании, что обеспечивает при этом высокую магнитную жесткость.

Так как вышеупомянутые наночастицы способны нагреваться в электромагнитных полях или производить вращения в переменном магнитном поле, то они применимы для проведения таргетных операций.

В заключении Анатолий Лепешев добавил, что, сравнив полученные характеристики с зарубежными аналогами, физики установили: итоговые результаты экспериментов соответствуют зарубежным, а по некоторым показателям превосходят их.

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