Политехники предложили новый метод оценки дефектов в магнитной керамике

| 598

Исследователи Томского политехнического университета предложили новый чувствительный метод оценки дефектности ферритовой керамики, обладающей магнитными свойствами. Такая керамика широко применяется в качестве магнитных материалов в СВЧ-радиоэлектронике, радиотехнике и вычислительной технике, так как сочетает высокую намагниченность с полупроводниковыми или диэлектрическими свойствами. Мельчайшие дефекты — например, включения немагнитных элементов, возникающие при производстве керамики, — могут привести к выходу устройства из строя. Результаты исследования представлены в журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials (IF 2,63; Q2). 

Фото: образец ферритовой керамики

В своих исследованиях политехники работали с материалом, представляющим собой соединение оксидов железа с литием, титаном и цинком. Эксперименты проводились на промышленных ферритовых изделиях и на образцах, изготовленных в лабораторных условиях.

«В промышленных условиях, как правило, изделия из ферритовой керамики проверяют таким образом: исследуют небольшой набор электромагнитных и физических параметров образца при комнатной температуре и сравнивают полученные данные с нормативными значениями для этого материала. Однако эти параметры не исследуются в широком диапазоне температур, включающем точку перехода к парамагнитному состоянию», — говорит старший научный сотрудник лаборатории электроники, диэлектриков и полупроводников ТПУ Андрей Малышев.

Метод, предложенный политехниками, основан на измерении температурной зависимости начальной магнитной проницаемости ферритовой керамики в широком температурном интервале — это структурно-чувствительная величина, которая характеризует магнитные свойства вещества.

«Сначала мы экспериментально в температурной ячейке измеряем температурную зависимость начальной магнитной проницаемости для конкретного образца, то есть как магнитные свойства материала зависят от температуры. Затем в дело вступают математические инструменты — подобранное нами феноменологическое выражение, представленное в статье, позволяет обработать экспериментальные данные и получить два параметра, ответственных за уровень дефектности. Они связаны с упругими напряжениями в материале, и их отношение является параметром дефектности. В этом и заключается особенность метода: мы не обнаруживаем отдельные дефекты в образце, а показываем, как их совокупность ухудшает его магнитные свойства», — поясняет ученый.

По словам авторов статьи, предложенный метод в ходе экспериментов продемонстрировал чувствительность, превышающую показатели традиционных методов контроля.  

«Метод достаточно оперативен и эффективен в использовании, поэтому в перспективе его можно применять на производстве при оценке качества получаемых изделий из магнитной керамики», — отмечает Андрей Малышев.

Добавим, исследование финансируется в рамках программы «Наука» Минобрнауки России, экспериментальные расчеты проводились в рамках гранта Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.

Персоны