Skapande av innovativa material är ett av de viktigaste områdena inom modern vetenskap. Aktiv utveckling av Industry 4.0 kräver nya egenskaper från kompositelement av elektronik. Forskning från forskare från South Ural State University genomförs inom detta område. SUSUs Crystal Growth Laboratory utför modifiering av egenskaper och struktur hos ferriter, som är oxider av järn med andra metallers oxider. Denna uppgift utförs genom att introducera andra kemiska element i strukturen av bariumhexaferrit för att erhålla nya arbetsegenskaper hos materialet.

En av de senaste forskningsartiklarna om detta ämne publicerades i slutet av 2017 i Ceramics International .

"Särskildheten hos ferritkristallstrukturen ligger i det faktum att den har fem olika positioner av järn i kristallgittret. Detta är precis vad som gör det möjligt att modifiera materialets struktur och egenskaper inom ett tillräckligt brett område. Strukturen hos det ursprungliga materialet ändrar dess struktur och egenskaper. egenskaper efter införande av andra element, vilket utökar möjligheterna till dess användning. Därför, genom att ändra materialets kemiska sammansättning, vi kan ändra dess arbetsegenskaper. Vi undersökte fördelningen av indium på positionerna för ersättningselementet, " säger Denis Vinnik, Chef för Crystal Growth Laboratory.

Forskarna har ett speciellt intresse av att avgöra vilken av järnets positioner i gallret av bariumhexaferrit som är mest föredragen för det nya elementet:egenskaperna hos det modifierade materialet beror på dess struktur. För närvarande, de kristallografiska positionerna som indium kommer att placera har bestämts. Forskning bedrivs inom området för att studera superhöga frekvensegenskaper och arten av andra olika egenskaper hos ferriter.

"Vårt intresse för bariumferriter beror på deras höga funktionella egenskaper, " förklarar Aleksey Valentinovich. "Kemisk stabilitet och korrosionsbeständighet gör dessa material miljösäkra och användbara för praktiskt taget obegränsad tid. Hexaferriter har utmärkta magnetiska parametrar. Låg specifik elektrisk ledningsförmåga tillåter applicering av hexaferritmagneter vid närvaro av högfrekventa magnetfält, som är prospektiv för mikroelektronik. Nuförtiden har detta material en stor potential för att absorbera elektromagnetisk interferens (EMI) i mikrovågsområdet. Därför, hexaferriter är tillämpliga för mikrovågsteknologier och för dataöverföring och skydd mot vågexponering vid höga frekvenser."

"Vi arbetar med en "palett" av olika kemiska grundämnen, inklusive wolframium, aluminium, titan, mangan och kisel. Vi skulle vilja ta reda på hur sådana substitutioner påverkar materialets egenskaper, " säger Svetlana Aleksandrovna. "Nu, vi arbetar med lead germanate. Dessutom, vi studerar fysikaliska egenskaper hos bariumhexaferrit med placeringsbart bly och dess beteende vid höga temperaturer. Vid någon tidpunkt för uppvärmning till en specifik temperatur, provet börjar krympa; detta är ett alldeles extraordinärt fenomen. Inom detta experiment, vi beräknade den linjära expansionskoefficienten och fick intressanta beroenden. Det finns material med negativ eller noll expansionskoefficient; de ändrar inte sin storlek under uppvärmningen. Detta är viktigt vid extrema temperaturer, eftersom vissa elektroniska detaljer blir överhettade även under normala förhållanden."

Bariumhexaferrit med placeringsbart bly är ett av studieområdena vid Crystal Growth Laboratory. Forskarna har nu odlat monokristaller med låg defektdensitet som kan användas som arbetselement i elektroniska enheter. Potentiellt, materialet kan användas för att skapa en kvantdator som skulle ha den högsta prestandakapaciteten bland de befintliga beräkningsenheterna.

Utveckling av nya magnetiska material under 2000-talet kommer att göra det möjligt att skapa minneselement med höghastighetssvar, betydande volym, och tillförlitlighet. Denna klass av material har många tillämpningar.