Версия для слабовидящих
Российские учёные создают новейшие материалы для электроники Печать Email
Новости об инновациях
18.08.2014

В НИТУ «МИСиС» под руководством профессора Аркадия Жукова идёт разработка технологий массового получения бездефектных аморфных магнитных материалов на основе железа и кобальта для микродатчиков магнитного поля с возможностью применения для навигации в отсутствии GPS и в медицине. Группа ученых уже получила первые образцы уникального материала, который может применяться для датчиков измерения магнитного поля с рекордной чувствительностью, миниатюрным размером и расширенными функциональными возможностями. Стоимость таких датчиков будет в десятки раз ниже современных аналогов.

На сегодняшний день самым эффективным и дорогим прибором для измерения магнитного поля является СКВИД магнитометр, обладающий рекордной чувствительностью, достигающей 1 пТ (10–8 Гс, примерно в 20 000 000 слабее земного поля 5·10−33 Дж/Гц). Он используется для измерения еле заметных магнитных полей. На его исключительно высокую чувствительность к магнитному потоку опирается практически весь спектр медицинских и технических исследований. Однако специалисты столкнулись с тем, что данный прибор невозможно применять в ряде случаев из-за его дороговизны и большого размера. Другими традиционными приборами для измерения магнитных полей являются феррозонды, однако и их размеры достаточно велики (отдельные модели – до 30 см).

Этим, а также поиском простого, не требующего дорогостоящей техники, способа изготовления, обусловлен растущий интерес к микропроводам.

На базе МИСиС были проведены исследования особенностей формирования магнитных свойств и усовершенствованы технологии, позволяющие исследовать природу исходных материалов, наметить пути снижения дефектности микропровода или уменьшить ее влияние на магнитные свойства.

Полученный материал представляет собой тонкий магнитный микропровод, заключенный в стеклянную оболочку, диаметр которого составляет примерно 25 микрометров, что на порядок тоньше человеческого волоса. Импеданс (электросопротивление в переменном токе) магнито-мягкого микропровода изменяется в 500–1000 раз при приложении слабого магнитного поля. Подобный эффект был открыт несколько лет назад в Японии в традиционных магнитных материалах профессором Паниной, продолжившей свою научную карьеру в НИТУ «МИСиС». Это дает возможности применения данного материала в магнитных датчиках. Такой датчик способен определять величину и направление магнитного поля в любой точке. В частности, он может при отсутствии сигнала заменить GPS, позволяя ориентироваться в пространстве по магнитному полю Земли. При этом магнитное поле измеряется по изменению магнито-импеданса. Физическая природа этого эффекта связана с так называемым скин-эффектом магнитного проводника: когда через образец пропускается высокочастотный ток, который концентрируется на поверхности образца, глубина проникновения тока зависит не только от частоты тока, но и от магнитной проницаемости образца.

«Наша разработка представляет собой совершенно новый эффект: более миниатюрная, менее дорогая и более чувствительная по сравнению с традиционно используемыми магнитометрами. Результаты исследований дали возможность получать материалы с заранее прогнозируемыми свойствами и управлять ими, что позволяет значительно ускорить технологический процесс. Они уже нашли свое применение в ряде мобильных устройств (с 2010 года ряд компаний, выпускающих сотовые телефоны, уже используют эту технологию в своих устройствах, как для игр, так и для навигации), био- и медицинской технике, а также автомобильной и авиационной промышленности», – отметил Аркадий Жуков.

Уникальный магнитный материал применяется для обеспечения электромагнитной безопасности в новых электромобилях. Как известно, в отсутствии двигателей внутреннего сгорания все механизмы приводятся в действие за счет электрического тока, что создает повышенный фон магнитных полей. С помощью датчика из микропровода, разработанного профессором С. Гудошниковым, который также недавно начал сотрудничество с МИСиС, в рамках европейского проекта проведена проверка магнитных полей электромобиля автоконцерна «FIAT» в Европе. Исследованный электромобиль предназначен для развоза почты и в будущем может быть оснащен датчиком из разработанного материала, позволяющим обеспечить его электромагнитную безопасность. Данный прибор позволит ориентироваться в подземных туннелях и других местах, где недоступны сигналы спутника. Кроме того миниатюрность датчика предполагает его применение и в медицине. Уже продемонстрировано, что такой датчик позволяет измерять электрокардиограммы и магнитное поле мозга.

Магнитный микропровод с гигантским магнитоимпедансом, как материал для магнитных датчиков, уже запатентован Аркадием Жуковым в ряде международных патентов.

В Испании уже запатентованы прототипы магнитных меток для магазинов на основе этого материала. Суть его заключается в том, что на все продукты клеится этикетка, в которую вместо штрихкода встроен магнитный код – несколько проводов с разными свойствами, которые позволяют проводить идентификацию объектов. Например, считывать покупки в супермаркете, не обременяя стоянием в очередях. Этот метод также рассматривался к применению американской компанией «Avery Dennison», мировым производителем этикеток, при разработке меток для багажа. В процессе прохождения КПП в аэропортах будет считываться магнитный код, и багаж сможет автоматически распределяться по пунктам назначения.

Комбинируя химический состав, параметры процесса получения и методы термообработки, профессор Жуков выявил возможность управлять магнитными свойствами микропровода. В процессе были найдены новые составы для получения аморфного магнитно-мягкого микропровода и предложены оригинальные схемы датчиков с различными свойствами.

Аркадий Жуков – приглашенный в университет «МИСиС» ученый, профессор Университета страны Басков (Испания), доктор физико-математических наук, основатель компании «TAMAG», автор более 400 научных статей в журналах, 7 патентов, более 300 докладов на международных конференциях. Индекс Хирша – 32. Область интересов – магнитные материалы, аморфные и нанокристаллические магнитные материалы, магнитные сенсоры.

По результатам исследований в 2014 году командой опубликован ряд статей в ведущих специализированных журналах:

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/rossiiskie-uchenye-sozdayut-noveishie-materialy-dlya-elektroniki

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта