Фундаментальные проблемы создания новых магнитных материалов на основе многокомпонентных сплавов и соединений переходных металлов в различных структурных состояниях. Шифр «Магнит»

Цели исследования − разработка магнитных материалов для устройств преобразования энергии, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками; установление механизмов формирования основного магнитного состояния и магнитных фазовых переходов в интерметаллических соединениях и сплавах на основе переходных металлов; определение взаимосвязи ближнего и дальнего порядка и функциональных свойств сплавов на основе железа; микромагнитное моделирование пиннинга и динамики магнитных структур в тонких магнитных пленках; оптимизация свойств магнитных нанопорошков для их применения в биосенсорике; развитие метода ЯМР-релаксометрии с использованием наночастиц для анализа движения флюида в пористой среде. В 2022 году в нестехиометрических соединениях TbFe2Mnx в широком диапазоне температур обнаружена рекордная магнитострикция, 240010-6 при 77 К и 153010-6 при комнатной температуре в магнитном поле 18 кЭ. Разработаны магнитострикционные составы на основе FeGa для высокочастотных приложений. Исследована возможность ориентирования частиц FeGa в композите за счёт приложения внешнего магнитного поля. Синтезированы нестехиометрические соединения Er0.35Gd0.65Co2Mnx и ErM2Mnx (M = Ni, Co, Fe), которые демонстрируют платообразную температурную зависимость изменения индуцированной полем магнитной энтропии в широком температурном диапазоне от 50 до 350 К и высокие значения относительной холодопроизводительности (до 220 Дж/кг). Установлена природа магнитоструктурного перехода в Ce(Fe1-xSix)2. Разработана технология получения постоянных магнитов (Nd,Dy)2Fe14B, имеющих максимальное энергетическое произведение более 35 МГсЭ, коэрцитивную силу по намагниченности более 30 кЭ и рабочую температуру до 180 °С. Разработаны новые подходы для получения магнитотвердых порошков Nd-(Fe,Co)-B путем измельчения в шаровой мельнице быстрозакаленных лент и порошков Sm2Fe17N3, полученных методом размола в центробежной мельнице с добавками метилкапроата и силоксана. Изучен способ получения постоянных магнитов из сплава (Sm,Zr)Fe11Ti методом селективного лазерного плавления, найдены параметры печати и достигнуто значение коэрцитивной силы 3.0 кЭ. Выявлена связь между структурой, составом и магнитными свойствами сплавов на основе GdFeAl, FePd, FeRh, (TmxPr1-x)2Fe16.5Nb0.5, La3Co2MoO9, Sr2-xLaxMnSbO6. Установлены фазовые границы мартенситного превращения и определены изменения объема решетки и тепловые эффекты при мартенситном превращении в сплавах Fe1-xNix в диапазоне (0-20) ат.% Ni. Обнаружено, что величина эффективного магнитного момента атомов железа в FexTi(S,Se)2 изменяется при разупорядочении вакансий в катионных слоях. Установлено влияние добавки Mn на магнитомягкие свойства нанокристаллического сплава FeCuNbSiB (файнмет). Изучено влияние добавки Mn на эффективность термомеханической обработки. Разработан и апробирован ультразвуковой способ дробления доменной структуры анизотропной электротехнической стали с целью снижения ее магнитных потерь на перемагничивание. Метод обеспечивает снижение уровня полных магнитных потерь на (10-15) % при незначительном понижении магнитной проницаемости. Проведен анализ магнитоимпеданса двухслойных композитов из аморфных лент на основе кобальта, состоящих из пары лент с поперечной анизотропией или пары лент с разным типом анизотропии. На ленточных подложках для кабелей высокотемпературных сверхпроводников на Cu-Ni основе после первичной рекристаллизации получена острая кубическая текстура {100}<001>. Для описания электронного состояния сверхпроводящих допированных купратов предложен S=1 псевдоспиновый формализм, позволяющий рассмотреть принципиально новые зарядовые состояния. Обнаружено, что в фазе хиральной солитонной решетки гелимагнетика появляются моды магнитного резонанса высокого порядка вследствие фононного отклика системы. Синтезированы композиционные материалы на основе наночастиц Fe3O4@SiO2, нагруженные терапевтическим агентом доксорубицина, которые демонстрируют высокую цитотоксичность и могут быть использованы для разработки стимул-реактивных материалов для таргетной химиотерапии рака. Показано, что наночастицы Fe@C увеличивают активность макрофагов, что может быть использовано для разработки сосудистых стентов нового поколения со встроенными антиатеросклеротическими агентами. В наночастицах Fe90Ni10@C, Fe90Ni10, (Fe-Cu)@C, (Ni-Cu)@C удалось стабилизировать ГЦК фазу. Стабилизация ГЦК фазы сплавов Fe-Ni с большим содержанием железа связана с большой концентрацией углерода в ядре частиц. Разработан метод преконцентрации микрочастиц полиэтилена и полиэтилентерефталата, заключающийся в добавлении в воду магнитных наночастиц Fe-C-NH2 (10 нм), образующих агрегаты с частицами пластика, с последующей магнитной сепарацией. Разработан алгоритм обработки и программа, использованная в ЯМР-релаксометре для исследования кернов при акустическом воздействии. Результаты исследований изложены в 38 статьях, опубликованных в 2022 году.