Динамика фазовых превращений, магнитных и калорических свойств сплавов Гейслера Ni-Co-Mn-Ti в постоянных и переменных магнитных полях: теория и эксперимент

Название НИОКТР	Динамика фазовых превращений, магнитных и калорических свойств сплавов Гейслера Ni-Co-Mn-Ti в постоянных и переменных магнитных полях: теория и эксперимент
Аннотация	Настоящий проект посвящен одному из наиболее важных направлений развития современного материаловедения – исследованию (мульти)калорических твердотельных материалов. Популярность тематики обусловлена растущей проблемой энергоэффективности. Калорические материалы являются главным элементом в экологически безопасных охлаждающих технологиях нового поколения, работающих на принципах магнито-, эласто-, баро- и электрокалорических эффектов (а также их комбинации – мультикалорическом эффекте). За основу положено свойство материала изменять свою температуру и энтропию под воздействием внешних полей (магнитное поле, одноосное и гидростатическое давление, электрическое поле). Существующие прототипы твердотельного охлаждения еще далеки от массового производства из-за проблем выбора оптимального хладагента. Известные на сегодняшний день функциональные материалы демонстрируют структурный фазовый переход, сопровождающийся гистерезисом. В свою очередь, наличие гистерезиса снижает величину магнитокалорического эффекта (МКЭ) и приводит к деградации материала при циклическом приложении поля из-за развития внутренних напряжений, микротрещин, высокой хрупкости. Для практического применения МКЭ также необходимы знания о поведении свойств материалов в циклических магнитных полях, которые могут значительно отличаться от свойств в стационарном поле или при его однократном воздействии. В качестве эффективных и недорогих калорических материалов могут выступать интерметаллические сплавы Гейслера X2YZ, где X и Y – переходные металлы, а Z – элемент III-V групп. Среди этих соединений известно много составов с большим МКЭ, но они они не лишены проблем, описанных выше. В последние годы внимание ученых направлено на новое семейство сплавов Гейслера, состоящих полностью из переходных металлов (d-d сплавы или “all-d metal”), которые, по данным литературы, менее хрупкие и более пластичные, что обеспечивает их механическую стабильность при динамическом воздействии внешних полей. Новизна проекта заключается в учете динамических эффектов при исследовании структурных, магнитных и теплофизических свойств d-d сплавов Гейслера в постоянных и переменных магнитных полях различной интенсивности (до 8 Тл). В рамках теории функционала плотности будут исследованы свойства основного состояния фаз аустенита и мартенсита, будут определены выгодные атомные и магнитные конфигурации, будет установлена химическая, механическая и динамическая стабильность составов; в рамках подхода модельных гамильтонианов и метода Монте-Карло будет разработана модель для исследования динамики магнитных и структурных переходов, поведения намагниченности и МКЭ в постоянных и переменных магнитных полях; выявлены закономерности и предложены объяснения поведения физических особенностей сплавов, наблюдаемых экспериментально. В рамках экспериментального подхода будут выполнены всесторонние исследования магнитных и магнитокалорических свойств d-d сплавов в стационарных и переменных магнитных полях, будет уделено особое внимание зависимостям МКЭ от частоты и амплитуды осциллирующего поля, установлена взаимосвязь между магнитными, калорическими свойствами и прямым или косвенным влиянием переменного магнитного поля. Актуальность настоящего проекта заключается в том, что изучение d-d сплавов Гейслера находится на начальном этапе. В связи с этим, в научной литературе содержится существенно меньше информации о исследованиях d-d сплавов Гейслера по сравнению с классическими сплавами Гейслера. Более того в литературе отсутствует информация о микроскопических моделях и экспериментальных методиках для исследования магнитных свойств и МКЭ d-d сплавов в стационарных и переменных магнитных полях. Настоящий проект может стать одной из основополагающих работ в понимании природы влияния гибридизации d-орбиталей на механическую стабильность и калорические свойства сплавов при долговременном воздействии циклических магнитных полей различной интенсивности.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	21000.0
Дата начала	2025-05-14
Дата окончания	2027-12-31
Номер контракта	25-12-20024
Дата контракта	2025-05-14
Количество отчетов	3
УДК	538.9
Количество просмотров	3
Руководитель работы	Соколовский Владимир Владимирович
Руководитель организации	Таскаев Сергей Валерьевич
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	—
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-06-26 13:41:41 UTC, 2025-06-26 13:41:41 UTC
ОКПД	Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области физики
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	метод Монте-Карло; теория функционала плотности; d-d сплавы Гейслера; магнитокалорический и эластокалорический эффекты; магнитные и структурные фазовые переходы; циклические магнитные поля; деградация калорического эффекта; прямые измерения, метод экстракции; метод модуляции магнитного поля
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	29.19.24 - Электронная структура твердых тел; 29.19.19 - Методы исследования кристаллической структуры и динамики решетки; 29.19.03 - Теория конденсированного состояния
OECD	—
OESR	Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость)
Приоритеты научно-технического развития	а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера	—