Группа ученых из Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург), Института технологий Сетху и Колледжа имени Рамасвами Найду (Индия) исследовала характеристики нового перспективного материала, что помогло упростить его синтез. Это соединение может поглощать электромагнитное излучение, тем самым делая важные военные объекты невидимыми для систем обнаружения. Результаты работы опубликованы в журнале Physica B: Condensed Matter.

Процесс синтеза феррита бария. Источник: Аслам ...

Процесс синтеза феррита бария. Источник: Аслам Хоссейн

В последнее время ученые заинтересовались материалами, которые могут поглощать электромагнитное излучение, испускаемое электронной техникой. Необходимость его контроля все время растет. Постоянно появляются новые нормы и стандарты, касающиеся совместимости таких источников и создаваемых ими электромагнитных помех. Также поглотители используются, чтобы сводить к минимуму или вовсе предотвращать электромагнитные отражения от самолетов, кораблей, резервуаров и покрытий стен звукоизолирующих камер. Подобные устройства и конструкции применяются в военной промышленности, чтобы принимающие системы других стран не смогли обнаружить стратегически важные объекты.

Одним из перспективных материалов для поглощения электромагнитного излучения считаются ферриты. Они широко используются в телекоммуникационной и электронной промышленности из-за своей высокой устойчивости. Ферриты — это тип керамических магнитных материалов, которые получают путем смешения и обжига оксида железа Fe2O3 и малого количества дополнительных металлических элементов: цинка, бария, марганца и никеля. Как правило, такие ферриты одновременно не проводят электричество и легко намагничиваются, то есть они ферромагнитны. Авторы исследования сфокусировались на изучении структурных, электрических и магнитных характеристик этих соединений.

Ферриты бария широко применяются в разных областях, в том числе в разработке микроволновых и переключающих устройств. Чтобы улучшить их свойства, ученые вводят редкоземельные элементы в кристаллическую решетку. С их помощью можно изменять основные электромагнитные свойства.

«Целью нашего исследования было изучить магнетическое и структурное поведение ферритов бария при добавлении небольшого количества ионов празеодима Pr3+. Мы получили рентгенограмму феррита бария и с ее помощью определили его кристаллическую структуру», — рассказал один из авторов статьи Аслам Хоссейн, инженер-исследователь Уральского федерального университета.

Для этой работы ученые синтезировали феррит бария, после чего с помощью сканирующего электронного микроскопа, магнитометра, ультразвуковых измерений и рентгеноструктурного анализа исследовали его характеристики. Уточнив полученную рентгенограмму в программе FullProf, авторы получили кристаллическую структуру соединения и его 3D-модель. Кроме того, ученые с помощью ультразвуковых измерений впервые определили и сравнили значения двух видов температур: блокировки и температуру Кюри. Они очень похожи: достигая их, ферриты существенно меняют свои магнитные свойства. При температуре блокировки намагниченность соединения отличается в разных участках его кристаллической решетки, а при температуре Кюри появляется магнитная асимметрия, то есть в одной части материала значения намагниченности становятся противоположными.

«Результаты этого исследования упростили выравнивание магнитных частиц в материале, поэтому их можно применить в поглощении микроволн. В будущем мы сможем снизить уровень электромагнитных помех», — добавил Аслам Хоссейн.

УрФУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020 году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.