«Мы использовали нанокристаллический материал, который применяют в качестве наполнителя в магнитопластах и магнитоэластах. Отдельно изготовили легкоплавкую добавку, содержащую редкоземельные металлы. В процессе отжига легкоплавкая добавка в жидком состоянии обволакивала кристаллиты материала и сформировала структуру „ядро-оболочка“. Иными словами, добавка, содержащая редкоземельные металлы, создала на поверхности каждого кристаллита „оболочку“, которая препятствует размагничиванию, что резко увеличивает его коэрцитивную силу», — рассказал руководитель исследовательской группы, заведующий кафедрой магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ Алексей Волегов.
Коэрцитивная сила — сопротивление магнита размагничиванию. Чем выше коэрцитивная сила, тем сложнее его «испортить» и тем устойчивее он к внешним воздействиям, которые влияют на его намагниченность: высокая температура, удары, сильная вибрация, постороннее магнитное поле.
Уральские физики также смогли добиться уменьшения межзеренного обменного взаимодействия в нанокристаллическом материале. В итоге добавка с неодимом повысила коэрцитивную силу магнита в 2,5 раза. А инфильтрация сплавом с тербием дала максимальный эффект — коэрцитивная сила выросла в 3,7 раза и почти достигла теоретического предела для этого материала.
В планах ученых — научиться печатать такие магниты на 3D-принтере. Это позволит управлять текстурой, формой магнитов и создавать сложные магнитные системы.
«Сегодня на нанокристаллические магниты приходится 10–15 % от мирового объема производства. Такие магниты пытаются создавать и небольшие фирмы, и крупные компании. Их создают в случаях, когда необходимо недорогое производство магнитов с заданными свойствами, определенных форм. И, если наладить производство, то зачастую их дешевле создавать самостоятельно, чем заказывать, например, в Китае», — отметил Алексей Волегов.
Проведенное исследование поддержало Минобрнауки России (проект FEUZ-2024-0060) в рамках Десятилетия науки и технологий. Полученные результаты ученые опубликовали в Journal of Alloys and Compounds.