Научные результаты

Введите год
Повышение термоэлектрического фактора мощности в кристаллах p-SnSe при высоком давлении

И.В. Коробейников, Н.В. Морозова, Н. Миядзима, С.В. Овсянников

Проведены измерения термоЭДС (S) и удельного электрического сопротивления (ρ) монокристаллов SnSe при всестороннем сжатии под давлением до 9 ГПа при комнатной температуре. Установлено, что термоэлектрический коэффициент мощности PF = S2σ кристаллов значительно увеличивается под давлением 5 ГПа, причем данный эффект усиливается при повторном сжатии образцов под давлением, что, в итоге, приводит к повышению коэффициента PF до ≈180 мкВт*К-2см-1 [1]. После обработки высоким давлением, образцы SnSe были исследованы с применением методов рентгеновской дифракции, БИК-спектроскопии и ПЭМ ВР. Обнаружено, что при квазигидростатическом сжатии монокристаллы SnSe испытывают существенную пластическую деформацию и переходят в необычное кристаллическое состояние. Это приводит к значительному уменьшению ширины запрещенной зоны Eg от 0.83 до 0.50 эВ (в условиях нормального давления) и модификации термоэлектрических свойств. Полученные результаты, указывают на эффективность стратегии улучшения эксплуатационных параметров халькогенидных термоэлектриков путём их деформации в условиях высокого давления.

Создание текстурованных лент-подложек из тройных сплавов на медно-никелевой основе с добавкой Fe, Cr, Mn, V, W, Ta, Nb или Mo для высокотемпературных сверхпроводящих кабелей второго поколения

Ю.В. Хлебникова, В.М. Счастливцев, И.В. Гервасьева, Т.Р. Суаридзе, Ю.Н. Акшенцев, Л.Ю. Егорова

Получены ленты из сплавов Cu–40% Ni–Ме (Ме = Fe, Cr, Mn, V, W, Ta, Nb или Mo), которые могут быть использованы в качестве подложек для эпитаксиального нанесения на них функциональных слоев при производстве высокотемпературных сверхпроводящих материалов второго поколения. Решена задача управления кристаллографической текстурой деформации и рекристаллизации тройных сплавов на медно-никелевой основе за счет оптимизации легирования медно-никелевой базы дополнительным элементом, и вариации режимов прокатки и отжига. Сформирован необходимый комплекс механических и антикоррозионных свойств сплавов при сохранении парамагнитности при рабочей температуре высокотемпературного сверхпроводника и совершенной кубической текстуры, близкой к монокристальной (от 94 до 99% зерен с ориентацией {001} <100> ± 10°), что делает полученные ленты конкурентоспособными для замены широко используемого в настоящее время сплава Ni-4.8%W.

Способ оценки уровня ударной вязкости изделий из закаленной на бейнит конструкционной стали

А.Ю. Калетин, Ю.В. Калетина, Ю.Н. Симонов

Разработан способ неразрушающего контроля уровня ударной вязкости и ресурса эксплуатации изделий из среднеуглеродистых конструкционных сталей, термообработанных методом изотермической закалки в бейнитном интервале температур. На основании исследований особенностей структуры и механических свойств сталей после закалки на бейнит впервые обнаружена четкая корреляция величины доли углерода в остаточном аустените относительно общего содержания углерода в стали и уровнем ударной вязкости. Способ заключается в рентгенографическом определении количества углерода в остаточном аустените и вычислении величины доли углерода, содержащегося в остаточном аустените, для контролируемого изделия и получении значения ударной вязкости изделия при сравнении этих данных с кривыми, построенными для образцов-эталонов, подвергнутых изотермической закалке при температурах и выдержках во всем интервале бейнитного превращения. Графики построены в координатах «время изотермической выдержки» – «доля углерода в остаточном аустените (величина ударной вязкости)» для стали, используемой при производстве контролируемых изделий.

Гибкие спиновые клапаны: межслойное взаимодействие, магнитная анизотропия и деформационная чувствительность

Л.И. Наумова, Р.С. Заворницын, М.А. Миляев, И.К. Максимова, А.А. Захаров, Т.А. Чернышова, В.В. Проглядо, В.В. Устинов

На гибких полимерных подложках изготовлены обладающие эффектом гигантского магнитосопротивления многослойные наноструктуры типа «спиновый клапан» и объекты микронных размеров на их основе. Найдена композиция многослойного буферного слоя, который позволяет эффективно снизить влияние шероховатости полимерной подложки на магнитосопротивление и характер межслойного взаимодействия в спиновом клапане. Показано, что спиновые клапаны с низкострикционым сплавом в свободном и сплавом с ненулевой магнитострикцией в закрепленном ферромагнитном слое обладают большим магнитосопротивлением, слабым гистерезисом перемагничивания свободного слоя и высокой чувствительностью магнитосопротивления к деформации изгиба (рис. 1). Выявлен характер зависимости деформационной чувствительности характеристик спинового клапана от интенсивности взаимодействия между магнитными слоями и способа расположения осей магнитной анизотропии по отношению к вектору деформации. Полученные зависимости использованы при конструировании сенсора изгиба (рис. 2).

Теоретическое и экспериментальное обоснование создания новых технологий автоматизированной идентификации поверхностных дефектов в ферромагнитных материалах

А.В. Никитин, Ю.Л. Гобов, А.В. Михайлов, А.С. Петров, С.Э. Попов

Разработана методика восстановления геометрических параметров поверхностных дефектов ферромагнетиков и определения их расположения на любой поверхности пластины при последовательном нормальном (к поверхности пластины) и тангенциальном намагничивании, по результатам измерения трех компонент магнитного поля. Показано, что при нормальном намагничивании поверхность магнитомягкого ферромагнетика является эквипотенциальной поверхностью. В этом случае магнитные преобразователи, расположенные над поверхностью ферромагнитной пластины, содержащей дефекты (рисунок 1а) получают сигналы только от дефектов на этой поверхности. Дефекты на противоположной поверхности экранируются магнитомягким материалом (рисунок 1б). При тангенциальном намагничивании исследуемой пластины сигналы от дефектов на любой поверхности пластины фиксируются магнитными преобразователями (рисунок 1в). Таким образом, поочередно намагничивая ферромагнитную деталь (пластину) в нормальном и тангенциальном направлениях и измеряя на некотором расстоянии от детали компоненты магнитного поля, можно автоматически различать поверхностные дефекты потери сплошности металла, расположенные на ближайшей к магнитным преобразователям поверхности детали, от дефектов, расположенных на противоположной поверхности.  Предлагаемые методики проверены экспериментально.

Применение магнитных наночастиц для биоинженерии и наномедицины

А.С. Минин, М.А. Уймин, А.С. Конев, И.В. Зубарев, А.М. Демин

На базе магнитных наночастиц со структурой металлическое ядро (сплав FeCo) - углеродная оболочка, модифицированных аминогруппами, были сконструированы магнитоуправляемые белковые мембраны. При помощи магнитного поля эти мембраны можно поддерживать на плаву в питательной среде. Была показана возможность применять эти мембраны (рисунок 1) для создания псевдотрехмерных гетерогенных (состоящих из разных клеточных линий) культур клеток, что позволяет изучать различные особенности межклеточного взаимодействия [1].

Магнитная сепарация фотокаталитических наночастиц TiO2 от водных суспензий

Ю.А. Бахтеева, И.В. Медведева, С.В. Жаков, М.А. Уймин, М.С. Филинкова, И.В. Бызов, А.М. Мурзакаев

Широкое внедрение инновационных технологий водоочистки с использованием нанопорошковых фотокатализаторов TiO2 сдерживается неразвитостью методов их последующего удаления из воды.  Добавление к суспензии TiO2 магнитных наночастиц на основе железа, их последующая магнитная сепарация является современным малоотходным и энергосберегающим методом очистки воды от взвешенных частиц. Проведены сравнительные исследования магнитной седиментации и магнитной фильтрации водных суспензий, содержащих немагнитные TiO2 (25 нм) и магнитные Fe-C-COOH (15 нм) частицы. За счет электростатических взаимодействий в воде образуются крупные гетероагрегаты с гидродинамическим диаметром ~ 3 мкм, которые задерживаются в неоднородных магнитных полях. Магнитная фильтрация (град В~103 Т/м) является более эффективным и более производительным способом сепарации наночастиц от водного раствора по сравнению с магнитной седиментацией (град В~10-1 Т/м). За время 30 минут концентрацию частиц TiO2 снижается в 300-400 раз.

Влияние электрон-электронного взаимодействия и легирования дырками на электронную структуру слоистых сверхпроводящих никелатов RNiO2

И.В. Леонов

В рамках метода DFT+DMFT описано влияние эффекта кулоновских корреляций, допирования и деформации решетки на электронную структуру, обменные взаимодействия и магнитные свойства слоистых никелатов RNiO2 (R- редкоземельный ион). Продемонстрирована существенная орбитально-зависимая локализация Ni eg состояний, с перенормировкой m*/m~3 и 1.3 для Ni x2-y2 и z2 состояний (для Sr x=0). При замещении R3+/Sr2+, в области Sr x~0.2 в системе происходит переход Лифшица, сопровождающийся изменением вектора магнитных корреляций с 3D G-типа (111) на 2D С-тип (110). Показана фрустрация магнитных моментов для Sr x~0.2, что соотносится с областью формирования сверхпроводимости, Sr x~0.15. Полученные результаты демонстрируют критическую важность планарных спиновых флуктуаций для объяснения сверхпроводимости в RNiO2. Показано, что сжатие в плоскости ab приводит к увеличению ширины Ni x2-y2 зоны и, как следствие, делокализации x2-y2 состояний. Как результат, это приводит к подавлению магнитного упорядочения С-типа для Sr x>0.3. Предложена 2-х зонная Ni x2-y2 и z2 модель допированного диэлектрика Мотта. Показана аномальная чувствительность свойств системы к выбору величины обменного взаимодействия Хунда, J, и к изменению параметров кристаллической структуры.

Авторезонансное возбуждение динамических магнитных структур переменным спиновым током в наномагнетиках

А.Г. Шагалов, L. Friedland

Показано, что авторезонансная генерация солитонообразных магнитных структур воможна из однородного состояния намагниченности если частота переменного спинового тока накачки медленно меняется со временем проходя в некоторый момент через частоту однородного ферромагнитного резонанса системы. Обнаружено, что модуляционная неустойчивость возбужденных состояний играет ключевую роль в возникновении пространственно-неоднородных структур, которые в дальнейшем остаются в фазе с осциллирующей накачкой, если амплитуда осциллирующего спинового тока превышает определенную критическую величину (эффект авторезонанса). В дальнейшем, с уменьшением частоты накачки, амплитуда магнитных солитонов растет вплодь до создания зародышей перемагничивания, которые, при определенных условиях, вызывают перемагничивание всего образца. На рисунке 1 показаны два сценария развития процесса авторезонансного возбуждения.

Структурные факторы повышения кавитационной стойкости аустенитных сталей и металлокерамических композитов

Ю.С. Коробов, А.В. Макаров, Н.В. Лежнин, В.А. Сирош, Х.Л. Алван, М.А. Филиппов, В.И. Шумяков, Н.Н. Соболева

Разработаны оригинальная установка (патент РФ 2710480) и методика оценки кавитационной стойкости материалов при наложении ультразвука и разности электрических потенциалов. При анализе причин различий кавитационной стойкости высокохромистых материалов и покрытий выявлены структурные и технологические факторы, определяющие сопротивление эрозионному разрушению. На этой основе предложены пути повышения кавитационной стойкости аустенитных сталей и металлокерамических композитов за счет совершенствования их составов, структуры и уменьшения пористости. Впервые установлена сильная зависимость эрозионной стойкости аустенитных сталей от интенсивности развивающегося под действием кавитации мартенситного превращения, которое способствует повышению кавитационной стойкости. Для металлокерамических композитов выявлена зависимость интенсивности износа от типа матрицы (Co, Ni), дисперсности и вида упрочняющей фазы (карбиды W, Cr). Результаты приняты для использования на электростанции Дора (Багдад, Ирак), применяются при реализации международного проекта IRA-SME по программе M-ERA.NET по лазерной наплавке высокоэнтропийных сплавов.

Страницы