Новые магнитные твердотельные функциональные материалы со связанными фазовыми переходами для применений в калоритронике и мехатронике

Поиск новых твердотельных материалов, проявляющих сильные эффекты изменения свойств, например, размеров, формы, энтропии и др., под действием физических полей признан актуальным во всем мире. Наибольшие эффекты изменения свойств материалов наблюдаются вблизи фазовых переходов (ФП). Это касается калорических эффектов: магнитокалорического эффекта (МКЭ)-, электро-, эластокалорического эффекта, а также эффекта памяти формы (ЭПФ) и др. В материалах, в которых протекают не один, а два и более ФП, вследствие взаимодействия подсистем твердого тела, может иметь место взаимное влияния ФП и усиление сопутствующих эффектов. Объектом исследования являются сплавы Гейслера системы Ni-Mn-In-V и редкоземельные ферриты гранаты (BiYLu)3(FeGa)5O12 и (BiGd)3(FeGa)5O12. Цели проекта: синтез, теоретическое и экспериментальное изучение физических свойств новых магнитных материалов со связанными фазовыми переходами, таких как в никель-содержащие сплавы Гейслера и других, а также оценка перспектив их применений для создания новых устройств калоритроники, мехатроники и т.д. В ходе выполнения первого этапа проекта созданы новые сплавы Гейслера системы Ni-Mn-In-V и редкоземельные ферриты гранаты (BiYLu)3(FeGa)5O12 и (BiGd)3(FeGa)5O12. Эти две группы материалов изучались экспериментально и теоретически. Получены следующие основные результаты. В сплавах Гейслера Ni-Mn-In-V подробно изучалась структура методами просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, выявлены особенности структуры, которые могут оказать влияние на магнитные и структурные взаимодействующие ФП, с которыми связаны такие функциональные свойства, как ЭПФ и МКЭ. Прямые измерения функциональных свойств показали, что эти сплавы перспективны для создания магнитоуправляемых актюаторов и магнитокалорических твердотельных тепловых устройств. Изучены теоретически связанные ФП в ферритах гранатах систем (BiYLu)3(FeGa)5O12 и (BiGd)3(FeGa)5O12. Учет эффектов взаимодействия ФП позволил объяснить вид экспериментальной фазовой диаграммы существования скошенной неколлинеарной фазы по полю и температуре.