Группа российских ученых из НИТУ МИСИС разработала инновационный класс композитных материалов на основе бора. Эти материалы обладают уникальным сочетанием свойств, характерных как для металлов, так и для керамики.
Новые композиты отличаются высокой устойчивостью к агрессивным средам и демонстрируют необычные магнитные характеристики. Особенно интересным является их потенциал для создания магнитных холодильных установок. Профессор Евгений Левашов из НИТУ МИСИС подчеркнул, что подобные исследования ранее не проводились в России. Он отметил, что благодаря относительно низкой стоимости производства боридной керамики на основе железа и алюминия, а также эффективности метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, эти материалы могут найти применение не только в системах магнитного охлаждения и аккумулирования энергии, но и в оборудовании, функционирующем при сверхнизких температурах.
Структура новых материалов напоминает максены - многослойные наноматериалы, состоящие из чередующихся слоев атомов металлов, углерода и сильных окислителей. Традиционно синтез максенов и подобных им соединений на основе бора требует дорогостоящего оборудования и значительных временных затрат, что ограничивает их массовое производство и применение.
Российские ученые нашли способ получать керамические материалы с необычными магнитными свойствами, состоящие из чередующихся слоев бора, алюминия и железа, используя метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Этот процесс включает в себя перемалывание смеси порошкообразных компонентов в шаровой мельнице, что инициирует быструю и мощную реакцию с выделением большого количества энергии.
В результате этого процесса образуется множество микроскопических частиц многослойного наноматериала, способного изменять свою температуру под воздействием магнитного поля в широком диапазоне температур, близких к комнатной. Это явление, известное как магнитокалорический эффект, открывает возможности для создания магнитных холодильных установок и решения других задач, связанных с контролем температуры окружающей среды.
Исследователи отмечают, что разработанные ими соединения бора имеют потенциал для использования в качестве термобарьерных покрытий в высокотемпературных средах, защищающих другие материалы от теплового удара и окисления. Кроме того, они могут служить катализаторами для синтеза аммиака, поглотителями нейтронов в ядерных реакторах или высокочастотных волн в электротехнических устройствах. Эти разнообразные применения значительно расширяют практическую ценность нового керамического материала.
