Добавление скандия увеличивает мощность редкоземельных магнитных сплавов
27 июня 2017
Сами исследователи назвали свой метод «противоречивой экспериментальной находкой». По словам руководителя исследования Ярослава Мудрика, скандий обычно никогда не связывали с магнетизмом, поскольку для этого не было оснований. Но эксперимент, в котором в сплав германия и гадолиний был введен скандий, опроверг это утверждение. «Обычная мудрость говорит, что если вы возьмете соединение A и соединение B и объедините их, то скорее всего, вы получите некоторую комбинацию свойств каждого из них. Однако в случае добавления скандия к гадолинию мы наблюдали резкую аномалию», - отметил Ярослав Мудрик.
Ученые в своем опыте заменили в сплаве гадолиний-германий часть германия, обладающего сильными магнитными свойствами, немагнитным скандием. Полученный сплав (Gd1-xScx) 5Ge4 в итоге продемонстрировал усиление магнитных свойств. Как полагают исследователи, оно связано с тем, что электроны атомы скандия, находящиеся на орбитали 3d1, вступают во взаимодействие с атомами гадолиния из соседних слоев в кристаллической решетке Sm5Ge4. Замена скандия на 20% быстро увеличивают температуру Кюри - точку, ниже которой ферромагнетики способны обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.
Работа ученых основана на открытом в 1997 году учеными Лаборатории Эймса - Виталием Пехарским и Карлом Гшнейднером магнитокалорическом эффекте у редкоземельных металлов, который заключается в изменении температуры магнита или магнитного материала при его намагничивании или размагничивании во внешнем магнитном поле в адиабатических условиях, то есть при отсутствии теплового обмена с окружающей средой. В частности, именно на этом принципе основана работа магнитного холодильника: он охлаждает теплые объекты, забирая тепло, попадающее внутрь и сохраняет поглощенное тепло. Часть магнитного холодильника, сохраняющая тепло, называется соляной таблеткой и состоит из парамагнетика, в состав которого входят сплавы редкоземельных элементов. О том, что сплавы солей редкоземельных металлов обладают этим эффектом, было известно еще с 20-х годов ХХ века, но именно работы Пехарского и Гшнейдера показали, что в сплав дорогих редкоземельных металлов, обладающих свойствами магнита, можно добавлять "немагнитные" в определенных пропорциях, и это не только не снизит мощность магнита, по и выявит дополнительные свойства сплава. Эти работы заложили основу для вычислительной теории, открывшей "охоту" на скрытые свойства редкоземельных металлов, благодаря которым можно изменять свойства сплавов.
«Основные исследования требуют времени, чтобы они принести плоды. 20 лет назад наша команда начала изучать так называемые соединения 5: 4, и только сейчас мы достаточно узнали об этих уникальных материалах, содержащих редкоземельные элементы, чтобы можно было стать более точными в прогнозировании того, как можно манипулировать их свойствами по своему усмотрению», - отметил руководитель группы, сотрудник Лаборатории Эймса и профессор Университета штата Айова Виталий Пехарский.
Как полагают ученые, открытие может изменить способы применения скандия и других «условно» немагнитных элементов, которые рассматриваются и используются при разработках магнитных материалов и, возможно, поможет создать новые инструменты для управления и использования магнитных редкоземельных соединений.
- 25 марта 2024 В мире будет расти глобальная конкуренция за обладание редкоземельным сырьем — Андрей Шевченко
- 21 марта 2024 Ассоциация РМ и РЗМ и Национальная ассоциация производителей источников тока «РУСБАТ» заключили соглашение о сотрудничестве Новости 21 марта 2024
- 19 марта 2024 Руслан Димухамедов выступил на III отраслевой конференции «Редкие и редкоземельные металлы»
- 18 марта 2024 Журнал «Редкие земли» на заседании Горного совета Северо-Западного федерального округа
- 18 марта 2024 Горнорудный дивизион Росатома расширяет выпуск редкоземельной продукции. При участии СМЗ выплавлен первый слиток металлического тантала
- 15 марта 2024 Соликамск отметил день рождения магниевого завода
- 7 марта 2024 III Отраслевая конференция «Редкие и Редкоземельные металлы»
- 2 марта 2024 Владимир Путин поручил нацелить геологоразведку на поиск редкоземельных материалов и другого сырья для экономики
- 16 февраля 2024 Замминистра ответил на вопросы журнала Редкие земли
- 15 февраля 2024 Андрей Андрианов о запуске в России производства постоянных редкоземельных магнитов
- 15 февраля 2024 Ключевые успехи российской промышленности представили на выставке-форуме «Россия»
- 13 февраля 2024 Дойти до конца цепочки
- 12 февраля 2024 Журнал «Редкие земли» на Торжественном вечере, посвящённом 300-летию Российской академии наук
- 7 февраля 2024 «Нет ничего выше и прекраснее, чем давать счастье многим людям», — Людвиг ван Бетховен.
- 22 января 2024 «ПУШКИНСКИЙ ВЕЧЕР» в Усадьбе Салтыковых-Чертковых