​Сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов ТГУ первыми в мире получили структуру сплавов, обеспечивающую им особую способность к деформации и восстановлению исходной формы до 15 процентов. Исследователям удалось добиться максимальных значений, к которым стремятся научные группы, специализирующиеся на разработке сплавов с памятью формы. Материалы с гигантской величиной обратимой деформации предназначены для космической промышленности, робототехники и микросистемных технологий.
 
– В отличие от обычных сплавов высокоэнтропийные состоят из пяти и более элементов, взятых в эквиатомных или эквимолярных концентрациях. Такая компоновка позволяет получать материалы с особыми функциональными характеристиками, – говорит заведующий лабораторией физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ Юрий Чумляков. – В рамках нового исследовательского проекта, поддержанного РНФ и DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft), сотрудники лаборатории работали со сплавами Fe-28%Ni-17%Co-11.5%Al-2.5X (X=Ti, Nb, Ta, Ti+Nb). За счёт добавления наночастиц удалось получить обратимую деформацию до 13,5 процентов. Максимально рассчитанный ресурс деформации, к которому стремятся материаловеды во всем мире – 8,7 процента. Физики ТГУ – первые, кто получил результат, в два раза превышающий теоретический ресурс, и описал механизм этого процесса.
 
 
 Физики ТГУ.jpg
 
 
Результаты исследований физиков ТГУ послужат научной основой для создания новых конструкционных и функциональных материалов на основе высокоэнтропийных сплавов, адаптированных для космоса и Арктики.
 
Ещё сильнее приблизиться к оптимальным показателям физикам удалось при работе с ферромагнитными сплавами NiFeGa(Co) и CoNiAl. Исследователи во всем мире стремятся получить теоретический ресурс деформации –16 процентов.
 
 – Нам удалось достичь гигантской деформации – 15 процентов – в ферромагнитных сплавах за счет развития процессов переориентации структуры низкотемпературной фазы под нагрузкой. Этого процесса мы добились с помощью ранее запатентованного нами метода – старения в мартенситном состоянии под нагрузкой, – говорит сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов ТГУ Анна Ефтифеева.  
 
Высокие результаты, полученные сотрудниками лаборатории физики высокопрочных кристаллов на ферромагнитных материалах, могут быть пригодны для разработки термо- и магнитоконтролируемых силовых элементов, используемых в космической отрасли и робототехнике (в механизмах для пальцев или ног роботов и т.д.). Помимо этого способность деформироваться и возвращаться к исходному состоянию можно использовать в пожарных сигнализациях. При повышении температуры в помещении материал будет изменять форму и запускать систему пожарной безопасности.
 
Важным требованием для практического применения материалов с высокой обратимой деформацией является стабильность величины обратимой деформации при эксплуатации, а также функциональная усталостная долговечность. В этой связи физики ТГУ планируют провести исследования циклической стабильности полученных свойств, чтобы добиться стабильных эксплуатационных характеристик и дальнейшего внедрения данных материалов в производство.
 
Новые результаты исследований были представлены коллективом лаборатории на недавней конференции «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии», проходившей на базе ИФПМ СО РАН. Добавим, что разработки учёных выполнены при финансовой поддержке двух грантов РНФ (идентификатор проектов № 19-49-04101 и № 20-19-00153), немецкого фонда DFG (проект № 405372848 (KR 5134/1-1) и гранта Научного фонда ТГУ им. Д.И. Менделеева. 

Похожие новости

  • 04/09/2019

    Цитируемые ученые ТПУ: катализаторы из золота и оболочки для ТВЭЛов

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за летний период. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 75, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 9,405 (Green Chemistry, Q1).
    1138
  • 07/11/2019

    Томские физики разработали новый аддитивный метод синтеза поверхностных сплавов

    ​Сотрудники Института физики прочности и материаловедения СО РАН, Института сильноточной электроники СО РАН, Национального исследовательского Томского государственного университета и Томского государственного педагогического университета совместно, при финансовой поддержке Российского научного фонда, разрабатывают не имеющую мировых аналогов технологию аддитивного тонко-пленочного электронно-пучкового синтеза поверхностных сплавов с аморфной/нанокомпозитной структурой с целью повышения физико-химических и прочностных свойств конструкционных и функциональных сплавов.
    1258
  • 03/08/2018

    Молекулярное моделирование в ТПУ поможет России освоить Арктику

    ​Исследование молодого ученого Томского политехнического университета (ТПУ) Евгении Франциной, посвященное молекулярному моделированию в углеводородах, приблизит научное сообщество к созданию идеального морозостойкого топлива.
    719
  • 06/02/2020

    Новосибирские ученые опубликовали единый обзор расчетных методов исследования фазовых переходов органических веществ при высоких давлениях

    ​Исследователи лаборатории физико-химических основ фармацевтических материалов Факультета естественных наук НГУ и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН составили единый обзор существующих расчетных методов для исследования фазовых переходов органических веществ при высоких давлениях.
    582
  • 22/10/2020

    Международная конференция по вопросам развития инноваций в сфере геотехнологии проходит в Чите

    ​20 октября в Чите на базе Забайкальского госуниверситета стартовало заседание секции «Основные проблемы и задачи технологии выщелачивания металлов. Исследования интенсификации процессов перехода полезного ископаемого в подвижное состояние».
    158
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    934
  • 04/09/2015

    Новое защитное покрытие - для космических кораблей

    ​​​​Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно со специалистами Института физики прочности и материаловедения СО РАН представили специальное покрытие для стекол иллюминаторов космических кораблей, которое способно защитить их от пыли и космического мусора.
    2223
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    1723
  • 12/03/2019

    ТГУ разработает новые катализаторы для ресурсосберегающей энергетики

    Проект международного научного коллектива лаборатории каталитических исследований ТГУ получил поддержку Российского научного фонда на разработку новых катализаторов для усовершенствования существующих каталитических технологий и создание технологических решений нового поколения.
    599
  • 15/09/2020

    Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул

    Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов.
    337