Томские ученые учатся управлять «умными» металлами
В Томском госуниверситете разрабатываются методы управления свойствами «умных» сплавов. Умение управлять рассеянной и обратимой энергиями в ферромагнитных сплавах расширит возможности создания энергоэффективных и экономичных механизмов, сообщает пресс-служба ТГУ.
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. 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», – рассказывает Екатерина Тимофеева.
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 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°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. 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», – поясняет Екатерина Тимофеева.
Данные исследования носят пока только фундаментальный характер, но ученые уверены – за ферромагнетиками будущее, они могут иметь широкое применение для создания активных движущихся элементов механизмов в аэрокосмической промышленности, автомобилестроении и везде, где требуется высокая термостойкость и износостойкость материалов.