ИСТИНА

Данный проект направлен на решение научной проблемы, связанной с созданием новых высокоэффективных материалов для твердотельного охлаждения, а также устройств хранения и транспортировки различных объектов, включая биомедицинские. Проект направлен непосредственно на получение и комплексное экспериментальное исследование ряда новых соединений и сплавов на основе редкоземельных металлов с целью выявления и прогнозирования новых материалов, перспективных для практического применения их магнитокалорических свойств в заданной области температур и магнитных полей. Сформулированная научная проблема находится на стыке инженерных наук, физики конденсированного состояния и физики магнитных явлений. Проект направлен на исследование фазовых превращений при магнитных и магнито-структурных переходах в магнетиках с гигантскими и знакопеременными магнитокалорическими эффектами.

This project is aimed at solving the scientific problem associated with the creation of new high-performance materials for solid-state cooling, as well as devices for storing and transporting various objects, including biomedical ones. The project is aimed directly at obtaining and complex experimental study of a number of new compounds and alloys based on rare earth metals in order to identify and predict new materials that are promising for the practical application of their magnetocaloric properties in a given range of temperatures and magnetic fields. The formulated scientific problem is at the intersection of engineering sciences, condensed matter physics and the physics of magnetic phenomena. The project is aimed at studying phase transformations during magnetic and magnetostructural transitions in magnets with giant and alternating magnetocaloric effects.

Ожидаемые результаты поэтапного научного исследования и их научная и прикладная значимость могут быть сформулированы следующим образом. - Будут найдены новые многокомпонентные соединения, главным образом, на основе редкоземельных металлов с температурами магнитных фазовых переходов в заданной области температур, пригодные для получения на их основе магнитокалорических материалов с рекордными значениями МКЭ, а также магнитокалорические материалы со знакопеременным МКЭ. - Будет проведено комплексное экспериментальное исследование магнитных свойств РЗ интерметаллических соединений. Как результат, будут получены данные о закономерностях формирования высоких магнитокалорических характеристик, а также об основных параметрах, контролирующих их повышение. Новые составы могут быть впервые спрогнозированы на основе полученных данных. - Будет проведено сравнительное изучение магнитокалорических свойств соединений в различном структурном состоянии: от моно- до нанокристаллического. - Будут найдены условия оптимальной обработки, необходимой как для раскрытия потенциала исследуемых соединений, так и получения образцов заданной формы (в виде лент и/или пластин), удобных для их практического использования в магнитных холодильных установках, работающих в области заданной температуры. - Будет проведено моделирование каскадных систем с использованием характеристик лучших магнитокалорических материалов, полученных в проекте, а также предложены устройства для хранения и транспортировки биомедицинских препаратов. Хотя предлагаемый проект относится к категории фундаментальных исследований в области разработки высокоэффективных магнитокалорических материалов, тем не менее, данная работа, как уже отмечалось выше, будет иметь высочайшую практическую значимость.

Научные исследования магнетизма редкоземельных сплавов и соединений в МГУ проводятся свыше 50 лет, при этом основное внимание всегда уделялось изучению свойств моно- и поликристаллических образцов. Исследовались магнитные, магнитотепловые, магнитоупругие, магнитоэлектрические свойства как редкоземельных металлов (РЗМ), их сплавoв между собой, а также с другими металлами, особенно 3d – подгруппы (Fe, Co, Ni). Коллективом МГУ накоплен большой опыт синтеза различных соединений как с высоким, так и с низким содержанием РЗМ. Были обнаружены соединения с гигантской магнитострикцией (соединения типа RT2 со структурой Лавес фаз), с большим и колоссальным магнитокалорическим эффектом (сплавы Fe-Rh, сплавы Gd-Tb и др.).

Решение проблемы разработки физико-химических и технологических основ формирования оптимального структурно-фазового состояния высокоэффективных магнитокалорических материалов на основе редкоземельных металлов, позволит совершить качественный скачок в данной области знаний. Хранение и транспортировка вакцин, биоматериалов, лекарственных препаратов , консервация клеток в микробиологии при заданной температуре, магнитно-резонансная томография, детекторные технологии для медицинских применений – это лишь небольшая часть примеров для применения новых материалов.