Новый класс магнитов может положить начало революции в электронике

Магниты – сердце большинства современных технологий, а их свойства эксплуатируются мириадами способов в широком спектре устройств, от простейших реле до невероятно сложных ускорителей частиц. Новый класс магнитов был обнаружен учёными университета Мэриленда и университета Темпл. Это открытие может привести к созданию расширяющихся магнитов, которые смогут заменить магниты из дорогостоящих редкоземельных сплавов, а также к созданию целого ряда новых устройств.

Поясним. 175 лет назад английский физик Джеймс Прескотт Джоуль, в честь которого получила название соответствующая единица измерения, обнаружил явление магнитострикции. Оно заключается том, что при изменении состояния намагниченности тела из железосодержащих материалов его объём и линейные размеры изменяются (то есть магнитные свойства и форма объекта связаны). Учёные выяснили, что большая часть известных магнитных материалов именно так себя и ведут.

Работа со сплавами железа (в том числе железо-галлий), железо-германий и железо-алюминий, однако, привела к наблюдению некоторых никогда ранее не встречавшихся свойств: изменению объёма непосредственно в процессе намагничивания. Из-за принципиального несоответствия явлению, описанному Джоулем, новые магниты получили название "не джоулевы магниты".

"Наши результаты в корне изменили представление об определённом типе магнитизма, известном с 1841 года, – рассказывает профессор университета Темпл Харш Дип Чопра (Harsh Deep Chopra). – Мы открыли новый класс магнитов, названный "не джоулевыми магнитами", которые продемонстрировали большие изменения объёма в магнитных полях. Кроме того, эти магниты обладают также весьма примечательной способностью получать и преобразовывать энергию с минимальными потерями тепла".

Чтобы создать эти новые магнитные материалы Чопра вместе со своим коллегой, профессором материаловедения и инженерии Манфредом Вуттигом (Manfred Wuttig) нагревали определённые сплавы на основе железа в печи при температуре около 760 градусов по Цельсию в течение 30 минут, а затем быстро охлаждали их до комнатной температуры. Именно после охлаждения новые материалы и продемонстрировали не джоулево поведение.

Команда изучила вновь сформированные материалы под микроскопом и была поражена, обнаружив крошечные клеткоподобные структуры, которые и оказались ответственными за странную магнитострикцию.

"Реакция этих магнитов принципиально отличается от всего, что было описано Джоулем, – говорит профессор Вуттиг. – Он, должно быть, полагал, что все магнитные материалы реагируют однообразно. Однако знание об этой уникальной структуре позволит исследователям разработать новые материалы с аналогичными привлекательными свойствами".
Хотя это исследование находится лишь на начальном этапе, учёные уже заявляют о большом потенциале для производства многополюсных магнитов, созданных из простых и распространённых сплавов, которые позволят заменить дорогостоящие магниты из редкоземельных сплавов.

Исследователи утверждают, что энергетические характеристики этих новых магнитов открывают возможности для создания более эффективных и портативных датчиков и двигательных установок с постоянной небольшой тепловой подписью.

Вообще, возможные области применения необычных магнитов варьируются от эффективных устройств, собирающих энергию, и компактных микроприводов для автомобильной, космической и робототехники до приводов с исключительно низкими тепловыми подписями (которые сложно засечь), идеально подходящих для оборонной промышленности.

Научная статья Вуттига и коллег была опубликована в журнале Nature.

vesti.ru

Оставаться в курсе всех наших новостей?

<div style="border:1px; width:450px; border-color:#701c1f; background-color:#F5F5F5; font-family:Verdana, Arial, Helvetica, sans-serif"><div style="float:right; text-align:right"><a href="http://polit.pro"><img src="http://polit.pro/logo.png" height="15"/></a><br /><a href="<?if()?><?else?>/_nw/266/99524932.jpg<?endif?>" class="class1"><img src="/_nw/266/99524932.jpg" width="105" border="2"></a></div><b style="font-size:13px"><span style="color:#701c1f;">26 Мая 2015</span> - Новый класс магнитов может положить начало революции в электронике</b><br /><span style="font-size:11px"><a href="/news/1-0-8" title="Ещё материалы >>>" style="text-decoration:none; color:#000000"><div id="nativeroll_video_cont" style="display:none;"></div>Магниты – сердце большинства современных технологий, а их свойства эксплуатируются мириадами способов в широком спектре устройств, от простейших реле до невероятно сложных ускорителей частиц. Новый класс магнитов был обнаружен учёными университета Мэриленда и университета Темпл. Это открытие может привести к созданию расширяющихся магнитов, которые смогут заменить магниты из дорогостоящих редкоземельных сплавов, а также к созданию целого ряда новых устройств. <br /><br /> Поясним. 175 лет назад английский физик Джеймс Прескотт Джоуль, в честь которого получила название соответствующая единица измерения, обнаружил явление магнитострикции. Оно заключается том, что при изменении состояния намагниченности тела из железосодержащих материалов его объём и линейные размеры изменяются (то есть магнитные свойства и форма объекта связаны). Учёные выяснили, что большая часть известных магнитных материалов именно так себя и ведут. <br /><br /> Работа со сплавами железа (в том числе железо-галлий), железо-германий и железо-алюминий, однако, привела к наблюдению некоторых никогда ранее не встречавшихся свойств: изменению объёма непосредственно в процессе намагничивания. Из-за принципиального несоответствия явлению, описанному Джоулем, новые магниты получили название "не джоулевы магниты". <br /><br /> "Наши результаты в корне изменили представление об определённом типе магнитизма, известном с 1841 года, – рассказывает профессор университета Темпл Харш Дип Чопра (Harsh Deep Chopra). – Мы открыли новый класс магнитов, названный "не джоулевыми магнитами", которые продемонстрировали большие изменения объёма в магнитных полях. Кроме того, эти магниты обладают также весьма примечательной способностью получать и преобразовывать энергию с минимальными потерями тепла". <br /><br /> Чтобы создать эти новые магнитные материалы Чопра вместе со своим коллегой, профессором материаловедения и инженерии Манфредом Вуттигом (Manfred Wuttig) нагревали определённые сплавы на основе железа в печи при температуре около 760 градусов по Цельсию в течение 30 минут, а затем быстро охлаждали их до комнатной температуры. Именно после охлаждения новые материалы и продемонстрировали не джоулево поведение. <br /><br /> Команда изучила вновь сформированные материалы под микроскопом и была поражена, обнаружив крошечные клеткоподобные структуры, которые и оказались ответственными за странную магнитострикцию. <br /><br /> "Реакция этих магнитов принципиально отличается от всего, что было описано Джоулем, – говорит профессор Вуттиг. – Он, должно быть, полагал, что все магнитные материалы реагируют однообразно. Однако знание об этой уникальной структуре позволит исследователям разработать новые материалы с аналогичными привлекательными свойствами". <br /> Хотя это исследование находится лишь на начальном этапе, учёные уже заявляют о большом потенциале для производства многополюсных магнитов, созданных из простых и распространённых сплавов, которые позволят заменить дорогостоящие магниты из редкоземельных сплавов. <br /><br /> Исследователи утверждают, что энергетические характеристики этих новых магнитов открывают возможности для создания более эффективных и портативных датчиков и двигательных установок с постоянной небольшой тепловой подписью. <br /><br /> Вообще, возможные области применения необычных магнитов варьируются от эффективных устройств, собирающих энергию, и компактных микроприводов для автомобильной, космической и робототехники до приводов с исключительно низкими тепловыми подписями (которые сложно засечь), идеально подходящих для оборонной промышленности. <br /><br /> Научная статья Вуттига и коллег была опубликована в журнале Nature. <br /><br /> vesti.ru <br /><br /> <iframe src="//www.facebook.com/plugins/follow?href=https%3A%2F%2Fwww.facebook.com%2Falexis.lushnikov&layout=standard&show_faces=true&colorscheme=light&width=450&height=80" scrolling="no" frameborder="0" style="border:none; overflow:hidden; width:450px; height:80px;" allowTransparency="true"></iframe>
		<script>
			var container = document.getElementById('nativeroll_video_cont');

if (container) {
				var parent = container.parentElement;

if (parent) {
					const wrapper = document.createElement('div');
					wrapper.classList.add('js-teasers-wrapper');

parent.insertBefore(wrapper, container.nextSibling);
				}
			}
		</script>
	</a></span></div>