ИСТИНА

Целью исследования является создание нанокомпозиционного магнитотвердого материала с использованием (1) высококоэрцитивных монодоменных частиц гексаферрита стронция М-типа в субмикронном диапазоне размеров в качестве дисперсной фазы и (2) магнитомягкого материала с высокой намагниченностью насыщения в качестве матричной фазы (железо, кобальт, ферриты-шпинели). В задачи исследования входит: 1) направленный синтез монокристаллических субмикро- и наночастиц гексаферрита стронция с максимально высокой коэрцитивной силой с использованием ранее разработанных коллективом методов синтеза таких частиц; 2) разработка методов распределения и ориентации ансамблей частиц в магнитомягких материалах; 3) разработка методов и определение условий формирования плотного композиционного материала с тесными межфазными контактами, обеспечивающими эффективное обменное взаимодействие; 4) определение фазового состава, микроструктуры и магнитных свойств промежуточных и целевых материалов; 5) выявление взаимосвязей между составом, микроструктурой и магнитными параметрами образцов.

The goal of the study is the formation of nanocomposite hard-magnetic material using (1) high-coercive single-domain particles of M-type strontium hexaferrite in sub-micrometer-sized region as a disperse phase and (2) magnetically soft material with a high saturation magnetization as a matrix phase (iron, cobalt, ferrite-spinels). The tasks of the study include: 1) controlled synthesis of single-crystalline sub-micron- and nanoparticles of strontium hexaferrite with maximum coercive field using the earlier worked out methods of such particles syntheses; 2) working out of the methods of distribution and orientation of the particle ensembles in soft-magnetic materials; 3) working out of the methods and the determination of the formation conditions of dense composite material with tight interface contacts which provide efficient exchange interaction; 4) determination of the phase composition, microstructure, and magnetic properties of intermediate and target materials; 5) revealing interconnections between the composition, microstructure, and magnetic parameters of the samples.

В результате выполнения проекта ожидается: 1) получить новые знания о взаимосвязях между функциональными свойствами магнитного материала, его архитектурой на нано- и микроуровне и параметрами его синтеза; 2) разработать основы технологического процесса и получить лабораторные образцы магнитного нанокомпозита «гексаферрит стронция – магнитомягкая фаза»; 3) установить возможности повышения магнитной энергии над величинами, достигаемыми в мире для известных типов магнитов на основе гексаферритов. В случае достижения существенного увеличения объемной магнитной энергии в новом материале планируется подача заявки на патент РФ с возможным расширением патентования на другие страны. Ожидаемые результаты соответствуют мировому уровню науки, а их оригинальность и новизна определяются существенным недостатком в мире исследований по формированию материалов, содержащих ансамбли монокристаллических монодоменных магнитотвердых наночастиц ферритов, а также отсутствием прямого аналога разрабатываемого нанокомпозиционного гексаферритного материала.

Большинство членов коллектива в течение ряда лет участвовали в исследованиях по синтезу и изучению свойств ансамблей магнитных наночастиц гексаферрита в твердых матрицах, жидких средах, в виде планарных структур на подложках и в виде каркасных структур с использованием как основного метода кристаллизации многокомпонентного оксидного стекла, а также комплементарного метода гидротермального синтеза. Изучены или уточнены фазовые соотношения и концентрационные области существования гексаферрита в некоторых многокомпонетных системах, содержащих оксиды железа, стронция, бария, а также стеклообразующие и модифицирующие компоненты - оксиды бора, кремния, висмута, алюминия и натрия. Получены оксидные многокомпонентные стекла ряда составов и изучены процессы их кристаллизации при термическом воздействии. Синтезированы стеклокерамические композиционные материалы, содержащие дисперсную фазу гексагонального феррита, и выделены порошки чистой магнитной фазы. Получены пластинчатые частицы гексаферрита диаметром от десятков до сотен нанометров и толщиной от 4 до нескольких десятков нанометров. Выявлены закономерности формирования частиц разного размера и формы в зависимости от химического состава исходного оксидного стекла и условий его термообработки.