Архив метки: Аспирантки ТГУ

Девушки и память формы

Аспирантки ТГУ работают над сплавом для «зеленых» холодильников

 

Коллектив лаборатории физики высокопрочных кристаллов Томского гос­университета добился максимально высокой циклической стабильности эластокалорического эффекта в сплавах с памятью формы NiFeGa(Co). В составе научного коллектива – и опытные ученые с громкими именами, и совсем молодые исследователи. Как говорится, не в этом ли секрет успеха? Ведь достижения лаборатории – на передовых рубежах мировой науки. Обратимые деформации на уровне 15–18% – это максимум, больше на сегодняшний день от материалов с памятью формы не получил никто! Такие результаты делают возможным использование нового сплава в промышленном производстве.

В первую очередь областью его применения может стать создание твердотельных систем охлаждения – безопасных и экологичных установок, используемых, в частности, в бытовых холодильных машинах и микросистемной технике.

– В связи с проблемой глобального потепления и возрастающими требованиями ограничить использование в традиционных холодильниках озоносодержащих веществ, таких как фреоны, остро стоит вопрос о разработке экологически чистых альтернативных принципов охлаждения, – поясняет сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ Аида Тохметова. – Для применения в качестве основного элемента твердотельного холодильника материал должен обладать значительной охлаждающей способностью, высокой надежностью, стабильностью, долговечностью.

Такими характеристиками обладает новый сплав NiFeGa(Co), созданный сотрудниками лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ под руководством заведующего лаборатории, профессора, доктора физико-математических наук Юрия Чумлякова. Сейчас ученые испытывают этот материал с памятью формы под разными нагрузками и изучают его функциональные характеристики, в частности эластокалорический эффект. Этот эффект заключается в способности сплавов с памятью формы изменять температуру в процессе деформации в результате обратимого выделения или поглощения тепла при развитии мартенситного превращения под нагрузкой.

В рамках исследований, поддержанных грантом РНФ, под руководством доктора физико-математических наук Елены Панченко были получены новые экспериментальные результаты на сплавах NiFeGa(Co). Ученые смогли добиться высокой циклической стабильности эластокалорического эффекта. При различных температурных испытаниях физики достигли стабильности материала с обратимыми деформациями до 18%, что является максимальным мировым результатом на сегодняшний день.

– Высокая циклическая стабильность является необходимым требованием для многократного использования материалов – как в бытовых холодильных машинах, так и в микросистемной технике, – объясняет руководитель проекта РНФ Елена Панченко.

Полученные результаты сотрудники лаборатории представили на международной конференции «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии». Профессор Юрий Чумляков выступил в качестве приглашенного лектора, сотрудники и студенты представили семь устных и два стендовых доклада. 

Наряду с этим главный научный сотрудник Елена Панченко и аспиранты Аида Тохметова и Элеонора Янушоните приняли участие в международной научной конференции «Сплавы с памятью формы» в Москве. Они представили пленарный доклад и два устных доклада по результатам исследований лаборатории и были награждены дипломами за лучшие доклады. 

Аспиранты Анна Выродова и Анастасия Сараева стали участниками международной конференции «Актуальные проблемы прочности» в Тольятти и одержали победу в финале конкурса на лучшую научную работу среди молодежи. Добавим, что в 2021 году Анна Выродова вошла в число десяти российских молодых ученых, получивших стипендию имени Жореса Алферова – известного советского и российского физика, лауреата Нобелевской премии 2000 года. Стипендия присуждается за выдающиеся успехи в области физики и нанотехнологий. 

Разработки, представленные на этих крупных международных конференциях, выполнены учеными СФТИ ТГУ при финансовой поддержке четырех грантов РНФ.

 

Элеонора Янушоните, аспирант. В лаборатории высокопрочных кристаллов с 2017 года. Занимается исследованием функциональных характеристик сплавов с памятью формы.

– Сейчас занимаюсь исследованием ориентационной зависимости эластокалорического эффекта в ферромагнитных монокристаллах с памятью формы. Данные сплавы могут найти широкое практическое применение в качестве материалов для твердотельного охлаждения. Пользуясь случаем, хочу сказать своему научному руководителю Елене Панченко и заведующему лаборатории Юрию Чумлякову огромное спасибо за ценные советы, за все наставления и консультации.

Аида Тохметова, аспирант физического факультета ТГУ.

– Уже седьмой год занимаюсь исследованием ферромагнитных сплавов с эффектом памяти формы. Особенность сплавов с памятью формы заключается в том, что они могут изменять и восстанавливать форму до 10% при изменении температуры, под действием нагрузки и магнитного поля. При этом детали, созданные из данного сплава, способны изменять форму десятки тысяч раз, что является необходимым требованием для практического применения. Исследуемые ферромагнетики перспективны в авиакосмической промышленности, для создания датчиков, актуаторов, а также могут послужить началом для создания твердотельных холодильников, которые будут экологичнее и эффективнее существующей техники.

В этом году по результатам исследований при поддержке гранта РНФ под руководством доктора физико-математических наук Елены Панченко мне выпала отличная возможность поучаствовать в работе международных конференций в Москве и в Томске, что немаловажно для обмена опытом и поддержания личностного роста.

Анастасия Сараева, аспирант ТГУ и по совместительству инженер-исследователь лаборатории физики высокопрочных кристаллов.

– В данный момент исследую влияние термических обработок (старения) на механические характеристики (прочность, пластичность и разрушение) высокоэнтропийных сплавов. Эти сплавы приобрели широкую популярность благодаря отличному сочетанию таких свойств, как высокая прочность, стойкость к коррозии и вязкое разрушение. Такое сочетание свойств позволяет их использовать на Крайнем Севере, изготавливать износо­стойкие режущие материалы, а также для возможного применения в современных реакторах и в авиационных двигателях.

Я благодарна сотрудникам лаборатории физики высокопрочных кристаллов, что являюсь частью данного коллектива и могу работать и обучаться у высококлассных специалистов.

Анна Выродова, аспирант ТГУ.

– Пять лет я занимаюсь изучением твердорастворного и деформационного упрочнения ГЦК высокоэнтропийных сплавов с разным химическим составом. Несмотря на такой долгий период исследований, впереди еще много неизведанного в данных материалах, поскольку они были открыты относительно недавно. На настоящий момент высокоэнтропийные сплавы являются одними из самых перспективных материалов для режущих инструментов, защитных покрытий, а также авиакосмической промышленности, поскольку обладают исключительными свойствами прочности, пластичности и коррозионной стойкости. Я рада быть в составе команды, которая занимается исследованиями данных материалов, это позволяет быть на одном уровне с учеными мирового класса, которые исследуют новые, неизученные, но многообещающие сплавы, способные в будущем могут заменить традиционные существующие.

Фото: Евгений Тамбовцев