В Томске разработан эффективный метод получения высокомагнитной керамики для медицины и энергетики

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Китая разработали инновационную методику получения высокомагнитой керамики на основе полых сфер. Данный материал находит применение в различных областях, таких как поглощение электромагнитного излучения, энергетика и магнитно-резонансная томография (МРТ).
В отличие от существующих методов, предлагаемая технология позволяет "настраивать" магнитные свойства материала, что способствует снижению энергозатрат в процессе производства. Уникальность подхода заключается в двухступенчатой процедуре изготовления, которая обеспечивает сохранение высоких магнитных свойств в готовых керамических образцах.
Добавление кобальта к материалу приводит к увеличению намагниченности насыщения. Полученный феррит кобальта, как в порошковой форме, так и в виде готовой керамики, демонстрирует высокую намагниченность насыщения (до 101 А м2/кг). При этом удалось избежать значительного снижения плотности готовых изделий, что позволило сохранить высокие магнитные свойства.
Предложенная методика позволит синтезировать многокомпонентные высокомагнитые керамические материалы с улучшенными магнитными характеристиками и пониженной энергоемкостью производства.
Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Characterization и поддержаны грантом Российского научного фонда.
Справочно
Магнитная керамика, или ферритовые магниты, — это недорогой и популярный тип постоянных магнитов, изготовленных из оксида железа и карбоната стронция (иногда бария) путем спекания, что делает их похожими на обычную керамику, но с сильными магнитными свойствами, устойчивостью к размагничиванию и коррозии, находя применение в электромоторах, динамиках, холодильниках и прочем.
Ключевые характеристики:
• Состав: Основные компоненты — оксид железа (магнетит) и карбонат стронция или бария.
• Производство: Порошковая технология, включающая смешивание, формование и высокотемпературное спекание (1800-2000°F).
• Типы: Бывают изотропные (слабее, намагничиваются в любом направлении, класс C1) и анизотропные (сильнее, намагничиваются в направлении производства, классы C5, C8).
• Свойства:
1. Экономичность: Один из самых дешевых магнитных материалов.
2. Устойчивость: Высокая устойчивость к размагничиванию и коррозии.
3. Температурный диапазон: Эффективно работают в диапазоне примерно от -40°C до +250°C.
4. Электроизоляция: Не проводят ток.
Применение:
• Двигатели и генераторы.
• Динамики и микрофоны.
• Магнитные защелки, замки (холодильники, шкафы).
• Игрушки и сувениры (магниты на холодильник).
• Электронные компоненты и датчики.
В отличие от других магнитов:
• Неодимовые магниты: Керамические магниты слабее, но гораздо дешевле и лучше работают при высоких температурах.
• Альнико: Керамические магниты более устойчивы к размагничиванию.
Таким образом, магнитная керамика — это практичное и доступное решение для большинства повседневных и промышленных магнитных задач.