ИСТИНА

Разработка и исследование новых магнитокалорических материалов на основе арсенидов переходных металлов, перспективных для построения рефрижераторов. Исследования магнитных, магнитокалорических и магнитоупругих свойств в области магнитно-структурного перехода 1-го рода в сплавах на основе арсенида марганца. Планируется разработать новые материалы на основе арсенидов переходных металлов с рекордными значениями магнитокалорического эффекта при нормальных условиях, а также при действиии высоких давлений. Основные планируемые результаты, их научная и практическая значимость определяются тем, что будут оптимизированы параметры магнитокалорического эффекта разрабатываемых новых магнитных материалов и получены их рекордные значения.

Разработаны методики исследования магнитных свойств, магнитокалорического эффекта (МКЭ), магнитострикции, теплового расширения и структурных параметров соединений и композитов на основе MnAs(Sb,P). Исследовано влияние малых замещений в подрешетке As на магнитоструктурные фазовые переходы в монокристаллах соединений и композитов на базе соединений MnAs(Sb,P). Изучены структурные свойства и МКЭ в полимерных композитах на основе MnAs и в соединениях Mn(As,Sb), Mn(As,P), обладающих магнитными фазовыми переходами в области комнатных температур. Установлено, что в соединениях на основе MnAs с замещением As на P при температурах выше Tu = 280 K происходит сложный магнитоструктурный фазовый переход, который характеризуется сильным магнитоупругим взаимодействием кристаллической и магнитной структур и сопровождается значительными смещениями атомов Mn и As. Показано, что в области выше Tu образуется суперпарамагнитная структура, состоящая из наноразмерных кристаллитов, которая разрушается сильным магнитном полем. Композиты на основе соединений MnAs(Sb,P) были приготовлены из нано- и микрокристаллических порошков зафиксированных в полимерной матрице при действии высоких давлений. Показано, что использование изотропных композитов полученных под давлением позволяет регулировать величину МКЭ и гистерезис температур перехода в зависимости от давления прессования. МКЭ для композита в полимерной матрице на основе MnAs выдержанного в течение суток под давлением 10 кбар, демонстрирует максимальное значение МКЭ и данный композит характеризуется квазиобратимым поведением температурной зависимости МКЭ. Температура, при которой МКЭ достигает максимальных значений, равняется 309,4 K для случая нагревания, и 309 K для случая охлаждения (температурный гистерезис - 0,4 K). Величина МКЭ составляет 1,35 K при нагреве и 1,23 K при охлаждении. Существенно, что величина МКЭ в композите превышает величину МКЭ монокристалла MnAs, что, по всей видимости, вызвано остаточным давлением полимерной матрицы на зерна композита. Таким образом, найден композитный материал на основе микрокристаллического MnAs в полимерной матрицы, обработанной давлением 10 кбар, который обладает наибольшим МКЭ с квазиобратимым поведением при нагреве и охлаждении в области магнитоструктурного фазового перехода. Существенным оригинальным результатом исследования соединений MnAs(Sb,P) является обнаружение нового эффекта: установлено, что при повышении концентрации фосфора характер магнитоструктурного перехода изменяется от первого рода ко второму, что позволяет уменьшить гистерезисные эффекты вблизи перехода и создать магнитокалорические материалы с минимальным гистерезисом, что является важным для практического применения в циклических магнитных холодильных устройствах.