Учёные Университета МИСИС и НИЦ «Курчатовский институт» усовершенствовали технологию получения сверхтонких проводов для производства энергонезависимых микросхем, медицинских датчиков, сенсорных устройств. Такой подход дает возможность регулировать состав сплава без подбора электролитов — это обеспечивает более предсказуемые, воспроизводимые результаты и в перспективе сократит расход дорогостоящих компонентов.
Динара Хайретдинова
Электроника нуждается в материалах, свойства которых можно точно настраивать: они должны сохранять намагниченность и быстро реагировать на изменения внешнего поля. Учёные предложили сплав, состоящий из трёх металлов с регулируемыми параметрами: железо в комбинации с кобальтом или никелем обладает сильным магнетизмом, а медь управляет рядом характеристик.
«Одна из задач Университета МИСИС – обеспечить создание материалов с сочетанием свойств, необходимых для их практического использования в производстве. Наши исследователи под руководством профессора Ларисы Паниной на протяжении ряда лет ведут разработки функциональных магнитных микро- и нанопроводов для сенсорики, смарт-материалов и биомедицины. Предложенное решение даст возможность управления магнитными свойствами сверхтонких проводов, что важно при разработке технологий производства датчиков и сенсоров для применения в электронике, радиоэлектронике и медицине, устройствах промышленной химии, электромагнитного экранирования и логики нового поколения», – рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
«Медь влияет на магнитные свойства, фазовый состав и кристаллическую структуру сплава. При её добавлении образуются дополнительные фазы — например, FeCu и NiCu, — что меняет распределение магнитных элементов в материале. Это, в свою очередь, влияет на магнитную анизотропию и углы наклона магнитных моментов, что отражается на коэрцитивной силе и стабильности», — поделилась лаборант-исследователь лаборатории «Интеллектуальные сенсорные системы» НИТУ МИСИС Динара Хайретдинова.
Учёные осадили атомы металлов через микроскопические отверстия полимерной матрицы — так формируются нити толщиной в тысячу раз меньше человеческого волоса. Меняя напряжение, можно контролировать состав сплавов: долю меди и соотношение железа с кобальтом и никелем.
Исследователи доказали, что медь повышает устойчивость сплава к размагничиванию. Например, провода из железа, кобальта и 6% меди сохраняли намагниченность при внешнем воздействии в 370 эрстед — это на несколько процентов выше, чем у традиционных двухкомпонентных систем. Для железа, никеля и 9% меди лучший результат — 275 эрстед. Подробные результаты описаны в научном журнале Crystallography Reports.
Профессор кафедры технологии материалов электроники НИТУ МИСИС, д.ф.-м.н. Лариса Панина рассказала, что в кобальтовых сплавах при низком напряжении железо осаждается быстрее, при повышении напряжения соотношение выравнивается. В сплавах, где вместо кобальта используется никель, ситуация иная: при высоком напряжении доля железа в сплаве значительно увеличивается.
«Таким образом, изменение напряжения позволяет регулировать не только количество меди, но и соотношение между железом и магнитным металлом. Различие этих фаз влияет на магнитные характеристики материала, что позволяет наделить провода необходимыми свойствами на этапе осаждения», —добавила Лариса Панина.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-22-00983).
История редактирования комментария