作為國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的一員，南烏拉爾州立大學(xué)的研究人員合成了適合于制造壓力，溫度，電場(chǎng)和磁場(chǎng)傳感器的陶瓷材料。該材料對(duì)環(huán)境更加友好，屬于多鐵性合金。

環(huán)保傳感器材料

材料科學(xué)領(lǐng)域的最新研究旨在研究多鐵性材料的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。這些材料同時(shí)具有磁和電有序性，因此可以通過(guò)磁作用控制其電性能，反之亦然。

對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)，當(dāng)今的主要目標(biāo)是找到一種廉價(jià)且方便的材料，該材料具有磁電相互作用，極化，磁化強(qiáng)度，同時(shí)又符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。許多現(xiàn)代材料都含有鉛，但其廣泛使用會(huì)造成環(huán)境污染并對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。

南烏拉爾州立大學(xué)從事現(xiàn)代材料開(kāi)發(fā)的科學(xué)家認(rèn)為，基于鉍鐵氧體的陶瓷可以滿足現(xiàn)代要求。陶瓷形式的材料的制備使得可以相對(duì)快速地合成具有起始離子的各種化學(xué)取代的組合物，并評(píng)估化學(xué)取代對(duì)這種材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。

由SUSU德米特里·卡爾平斯基，謝爾蓋·特魯漢諾夫（Sergey Trukhanov）和阿列克謝·特魯漢諾夫（Alexei Trukhanov）組成的研究小組，用鉍鐵氧體（BiFeO3）的材料（最有前景的多鐵性化合物之一）代替鐵和鉍離子，研究了BiFeO3-BaTiO3陶瓷的結(jié)構(gòu)相變，發(fā)現(xiàn)材料的性能如何根據(jù)結(jié)構(gòu)變形的類(lèi)型而變化。獲得的數(shù)據(jù)將允許開(kāi)發(fā)基于復(fù)雜氧化物系統(tǒng)的新功能材料。

“我們使用創(chuàng)新的化學(xué)替代方案來(lái)合成材料?；瘜W(xué)成分的選擇使合成具有所謂亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)態(tài)的陶瓷成分成為可能。這些材料對(duì)外部因素（例如溫度，電勢(shì)和溫度）高度敏感。磁場(chǎng)和壓力。也就是說(shuō)，它們可以被用來(lái)作為外部影響的傳感器”，在高級(jí)研究員材料科學(xué)，物理和材料的化學(xué)性質(zhì)的部門(mén)（材料科學(xué)與冶金工程學(xué)院，工程學(xué)院和技術(shù)）德米特里·卡平斯基（Dmitry Karpinsky）解釋。

這項(xiàng)研究與來(lái)自SUSU的科學(xué)家一起，由烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)，羅茲工業(yè)大學(xué)（波蘭）和阿威羅大學(xué)（葡萄牙）的代表參加。在國(guó)外的科學(xué)中心，進(jìn)行了諸如通過(guò)電子和原子力顯微鏡研究材料成分的結(jié)構(gòu)等實(shí)驗(yàn)。SUSU通過(guò)X射線衍射法對(duì)組合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。

從散裝陶瓷到薄膜

在研究的最后，科學(xué)家揭示了取決于替代離子濃度的結(jié)構(gòu)畸變的類(lèi)型和大小之間的關(guān)系。它確定了壓電特性（在機(jī)械應(yīng)力作用下材料的極化）。獲得了在各種溫度和取代離子濃度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。根據(jù)獲得的結(jié)果，制作了一個(gè)相圖。

“在選擇了最佳的等效方案并對(duì)所得材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了全面分析之后，將進(jìn)行工作以獲得薄膜形式的已知化學(xué)成分，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下都需要這種形式的材料當(dāng)然，談?wù)摯笠?guī)模生產(chǎn)還為時(shí)過(guò)早，但是作為技術(shù)發(fā)展的一部分，我們計(jì)劃獲得材料的試驗(yàn)批次，這將使我們能夠評(píng)估這種材料在市場(chǎng)上的前景。以及這種合成技術(shù)的可擴(kuò)展性，” Dmitry Karpinsky補(bǔ)充說(shuō)。

科學(xué)家合成的材料可用于制造外部因素以及磁致伸縮和壓電元件的傳感器。