Физики ЧелГУ создадут новые магнитные материалы для челябинских заводов
Учёные физического факультета Челябинского государственного университета выиграли региональный грант в рамках национального проекта «Новые материалы и химия». Они будут изучать сплавы на основе железа, которые могут стать основой для датчиков нового поколения. Результаты будут востребованы на заводах и производствах региона.Крупные предприятия Челябинской области, такие как автомобильный завод «Урал», группа компаний «Метран» и «Эл-Метро», выпускают измерительную технику: датчики давления, уровня и сенсоры. В ассортименте продукции предприятий значительное место занимает контрольно-измерительная техника на основе магнитоуправляемых активных материалов, в частности датчики давления и уровня, использующие магнитострикционный эффект (когда материал меняет форму под действием магнитного поля). Такие датчики очень надёжны — они не боятся перегрева, не изнашиваются со временем и выдают большое усилие при маленьком напряжении. Их используют в медицине, нефтяной и химической промышленности.
Один из лучших материалов для таких датчиков — сплавы железа с галлием (так называемый гальфенол). Этот материал обладает рекордной чувствительностью к магнитному полю, является пластичным, работает в широком диапазоне температур. Несмотря на 25-летние усилия исследователей по всему миру, причины формирования гигантской магнитострикции в сплавах железа, легированных немагнитными элементами (например, Fe100-xGax), остаются до конца не выясненными. Этот пробел связан с недостатком структурной и микроструктурной информации на атомарном уровне. Без этого знания сложно предсказывать свойства новых составов и создавать ещё более эффективные датчики.
В рамках грантового проекта физики ЧелГУ проведут теоретические исследования. С помощью компьютерного моделирования будет получена экспериментально недоступная информация о том, как ведут себя атомы в сплавах железа с галлием и германием, как на свойства влияет добавка других металлов. Экспериментальные исследования структуры и свойств материалов будут проходить при сотрудничестве с профессором кафедры металловедения цветных металлов МИСИС Игорем Головиным, являющимся одним из признанных специалистов в области экспериментальных исследований магнитострикционных сплавов.
«Этот проект — логичное продолжение нашей многолетней работы, — отмечает руководитель проекта и декан физического факультета ЧелГУ Михаил Загребин. — Мы уже имеем успешный опыт в рамках проектов РНФ, есть публикации в ведущих журналах. Новый грант позволяет нам двигаться дальше: мы хотим понять, какие фазы в этих сплавах стабильны и как они ведут себя в неравновесных условиях, при комнатных температурах. Для реальной промышленности это даже важнее, чем идеальные лабораторные образцы. А для нас это интереснейшая фундаментальная задача: объяснить наконец природу гигантской магнитострикции».
Проведённые исследования позволят выработать к 2028 году рекомендации для челябинских заводов о том, какие составы сплавов и в каких режимах делать, чтобы получить нужные магнитомеханические свойства. Это поможет при производстве сенсорных устройств, приводов в микроэлектромеханических системах, а также устройств сбора и аккумулирования энергии окружающей среды.
Проект «Комплексное исследование и оптимизация равновесных и неравновесных фазовых превращений в сплавах на основе железа» выполняется в рамках национального проекта «Новые материалы и химия» и рассчитан на три года.
Источник: ЧелГУ
Размещено: 13.04.2026 10:41, изменено: 13.04.2026 10:43