Ученые Национального исследовательского технологического университета МИСИС выяснили, как повысить эффективность постоянных магнитов без использования дорогостоящих редкоземельных элементов.
Исследуя перспективный сплав на основе марганца, алюминия и галлия, они обнаружили особенности его внутреннего строения, которые снижают магнитные характеристики примерно на 10%. Об этом Науке Mail сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.
Постоянные магниты используются в электродвигателях, генераторах и датчиках. Лучшие характеристики сегодня дают редкоземельные материалы, но они дороги и зависят от ограниченных ресурсов. Сплав марганца, алюминия и галлия — перспективная альтернатива, но на практике его свойства часто оказываются ниже расчетных.
Исследователи МИСИС изучили структуру этого сплава с помощью просвечивающей электронной микроскопии и компьютерного моделирования. Они обнаружили, что внутри материала формируются линейные дефекты — границы между участками кристалла, где нарушен порядок расположения атомов.
Мы обнаружили, что высокая плотность дефектов оказывает заметное влияние на магнитное состояние материала. Понимание этого механизма позволяет целенаправленно искать способы уменьшения количества таких дефектов или предотвращать их образование еще на этапе получения сплава
Ученые установили: именно вблизи этих границ возникает антиферромагнитная связь между атомами марганца. Часть атомов начинает компенсировать магнитное действие друг друга, снижая общую намагниченность материала. Такие дефекты уменьшают намагниченность насыщения примерно на 10%.
Результаты открывают возможности для создания более эффективных и доступных магнитов для энергетики, транспорта и электроники без использования дефицитных редкоземельных элементов.
Работа поддержана Российским научным фондом и опубликована в журнале Journal of Alloys and Compounds (Q1).
Ранее Наука Mail писала о том, что ученые разработали мировую карту скрытых залежей редкоземельных металлов.
