Рассказываем об исследованиях и разработках нескольких молодых ученых

Наука и жизньНаука

Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным за 2021 год

Материалы подготовила Татьяна Зимина

Инженер Андрей Базлов проводит измерения температурной зависимости магнитного момента нового материала на вибрационном магнитометре.

Молодые исследователи, работающие в научных центрах и университетах столицы, могут подать заявки на премию Правительства Москвы молодым учёным. Награда присуждается как за достижения в фундаментальных исследованиях, так и за разработку новых технологий. Приём заявок на участие в конкурсе за 2022 год проходит до 15 июля 2022 года (подробности: https://nauka.mos.ru).

В апрельском и майском номерах журнала рассказывалось об исследованиях нескольких лауреатов 2021 года (см. «Наука и жизнь» №№ 4, 5, 2022 г.). Представляем ещё две работы лауреатов.

Металлические стёкла для инновационных трансформаторов

Переход от углеводородных источников энергии (нефти, газа, угля) к возобновляемым — солнцу, ветру, теплу недр и другим — набирает темп. Однако до сих пор стоимость электроэнергии, полученной с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ), выше, чем произведённой из традиционных источников. Кроме того, затраты на строительство электростанций, использующих энергию солнца либо ветра, больше, чем, например, для традиционных ТЭС на газе. И более высокие инвестиционные затраты надо как-то компенсировать. Это можно сделать, повышая энергоэффективность и энергосбережение на всех этапах, то есть уменьшать потери электроэнергии при передаче, трансформации и эксплуатации электроустройств.

Один из способов уменьшения потерь — использование новых энергоэффективных материалов. Возьмём, например, трансформатор. Важный элемент этого устройства — стальной сердечник (магнитопровод). Потери электроэнергии в сердечнике происходят из-за магнитного гистерезиса и нагревания, вызванного вихревыми токами. Сердечник обычно выполняют из ферромагнитных магнитомягких материалов. Эти материалы применяют и в других приборах, где используется эффект магнитной индукции, — от домашней бытовой техники до научно-технического оборудования, генераторов, двигателей.

В качестве магнитомягкого материала часто выступает электротехническая (трансформаторная) сталь, содержащая добавку кремния и иногда алюминия. Как известно, металлы и сплавы имеют кристаллическую решётку, в которой всегда есть дефекты структуры. Это дислокации, вакансии (отсутствие в узле решётки атома), межузельные атомы и др. Но при сверхвысоких скоростях охлаждения металла из жидкого состояния (со скоростью > 100°С/с) можно получать аморфные сплавы, не имеющие кристаллической решётки, обладающие однородной структурой без дефектов. Такие аморфные сплавы называют металлическими стёклами за схожесть их структур со структурой стекла.

В аморфных сплавах благодаря однородной бездефектной структуре электромагнитные потери при перемагничивании существенно меньше, чем в сплавах с кристаллической структурой, и они обладают необходимым набором магнитных свойств (низкой коэрцитивной силой, высокой магнитной проницаемостью). При этом технология их получения относительно проста. Однако у стеклообразных сплавов есть один недостаток по сравнению с кристаллическими аналогами: сравнительно низкая индукция насыщения, то есть индукция, при которой намагниченность достигает максимально возможного значения. Но и этот недостаток можно устранить, если трансформировать аморфную структуру в нанокристаллическую.

Исследования по созданию сплавов для сердечников трансформаторов и электронных устройств с увеличенной энергоэффективностью ведут в лаборатории «Перспективные энергоэффективные материалы» Московского института стали и сплавов (НИТУ «МИСиС»). Речь о магнитомягких сплавах на основе железа как с аморфной, так и с нанокристаллической структурой.

В лаборатории разработали аморфные сплавы, использование которых даёт возможность снизить потери электроэнергии в сердечниках трансформаторов в три раза. Например, если использовать трансформатор мощностью 1000 кВА с сердечником из нового сплава, по расчётам, можно сэкономить более 16 000 кВт⋅ч. Таких выдающихся результатов достигли благодаря улучшенным составам сталей, легированных кремнием, бором, фосфором, молибденом и медью. Получают их в виде тонкой ленты литьём расплава на поверхность охлаждаемого вращающегося диска с последующей исключительно высокой скоростью охлаждения (скоростной закалкой). Для подбора оптимальных составов сплавов сотрудники лаборатории провели предварительные теоретические расчёты, затем изготовили лабораторные образцы и скорректировали составы сталей, чтобы найти оптимальное сочетание свойств. Новые материалы обладают высокой стеклообразующей способностью (в ходе охлаждения), благодаря чему можно делать аморфную ленту толщиной более 30 мкм, что вполне приемлемо для внедрения в промышленное производство.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Красного прилива цвет Красного прилива цвет

О красных приливах бродит по миру множество слухов

Наука и жизнь
Баба-Яга и все-все-все: (очень) краткая история сказок в отечественном кино Баба-Яга и все-все-все: (очень) краткая история сказок в отечественном кино

Историю жанра сказочных фильмов, ключевые периоды и важнейшие имена

СНОБ
Русская выхухоль, живи! Русская выхухоль, живи!

Если бы выхухоль умела говорить, то воззвала бы: «О люди, люди!»

Наука и жизнь
«Он совершенно чокнутый»: как гипнотизер проклял «Манчестер Сити» и его тренера «Он совершенно чокнутый»: как гипнотизер проклял «Манчестер Сити» и его тренера

Почему футбольный клуб «Манчестер Сити» переживает самый глубокий кризис

Forbes
8 заветных желаний 8 заветных желаний

Как же заставить силу воображения работать? Надо превратить мечты в планы

Лиза
Историческая сага: 5 книг для ценителей масштабных историй Историческая сага: 5 книг для ценителей масштабных историй

Романы-саги, которые позволят рассмотреть мировые события с разных точек зрения

Maxim
«Путь к диалогу человека с Богом открыт каждому» «Путь к диалогу человека с Богом открыт каждому»

В чем в сущности своей различаются восточная и западная ветви христианства?

Монокль
Под винным соусом Под винным соусом

Секрет, над которым бились столетиями: что делать, если любимая обиделась

VOICE
Пока не кончилось Пока не кончилось

Каково это — увидеть финал того, что длилось много серий

Weekend
В турецкой пещере нашли практически целую корзину позднего бронзового века В турецкой пещере нашли практически целую корзину позднего бронзового века

Археологи обнаружили в турецкой пещере Инёню практически целую древнюю корзину

N+1
Как экс-сотрудник «Яндекса» запустил сервис ремонта гаджетов, который взлетел за счет дружелюбного отношения к клиентам Как экс-сотрудник «Яндекса» запустил сервис ремонта гаджетов, который взлетел за счет дружелюбного отношения к клиентам

Отрывок из книги «Сделано по-настоящему» о предпринимателях (не)перфекционистах

Inc.
Юрий Кузнецов: «Зарабатывать деньги меня учили Абдулов и Миронов» Юрий Кузнецов: «Зарабатывать деньги меня учили Абдулов и Миронов»

В театре завидовали: Кузнецов провинциал, а все снимается и снимается!

Караван историй
«Голос поэта» «Голос поэта»

О проекте «Голос Поэта» прямо как в лучшие годы, когда стихи печатали в журналах

OK!
Немое кино Немое кино

Истории, которых не было, но которые могли бы быть

Автопилот
Эффект Зинаиды Штильман: как самооценка может кардинально изменить наш образ в глазах других Эффект Зинаиды Штильман: как самооценка может кардинально изменить наш образ в глазах других

Как формируется наша самооценка и что делать, если она слишком низка?

Psychologies
Маленькая выставка большого художника Маленькая выставка большого художника

Почему маленькая выставка и действительно ли большого художника?

Наука и жизнь
Разреши себе отдохнуть! Разреши себе отдохнуть!

Почему мы продолжаем работать даже в отпуске?

Лиза
Повеяло Повеяло

Техника по-пионерски плюс комфорт по-буржуински

Автопилот
Полный привод Torque Vectoring и кабина истребителя: мы «полетали» на обновленном кроссовере JAECOO J7 Полный привод Torque Vectoring и кабина истребителя: мы «полетали» на обновленном кроссовере JAECOO J7

Чем примечателен «крутой охотник» JAECOO J7?

Maxim
Время все начать с нуля: почему зрелость — лучший период вашей жизни Время все начать с нуля: почему зрелость — лучший период вашей жизни

Середина жизни — это время, чтобы начинать заново

Psychologies
Как проходил суд над Иосифом Бродским. Отрывок из книги Фриды Вигдоровой Как проходил суд над Иосифом Бродским. Отрывок из книги Фриды Вигдоровой

Глава из книги правозащитницы Фриды Вигдоровой «Дневник матери»

СНОБ
Быстро, удобно и вкусно Быстро, удобно и вкусно

Прогноз развития food-сегмента до 2030 года

Агроинвестор
Популярно о почвах Популярно о почвах

Почему нельзя судить о почве по её верхнему слою?

Наука и техника
Миф нового года Миф нового года

Что делать с «неидеальностью» и как встретить Новый год с истинным удовольствием

Grazia
Давайте жить дружно Давайте жить дружно

Как избежать предновогодних и новогодних конфликтов с семьей

Лиза
Всё это приключилось Всё это приключилось

Реальные истории о самых странных и счастливых праздниках

Новый очаг
Защитники команды «Локомотив» Защитники команды «Локомотив»

Электровозы – основной вид тяги железных дорог России

Наука и техника
РНК-интерференция снизила уровень липопротеина (а) во второй фазе испытаний РНК-интерференция снизила уровень липопротеина (а) во второй фазе испытаний

Ученые: об успехе испытаний препарата на основе малой интерферирующей РНК

N+1
«Мониторинг магнитного поля — это наш компас» «Мониторинг магнитного поля — это наш компас»

Каково вырасти в семье политического деятеля и философа, а стать математиком?

Наука
Три короны Возрождения: Данте, Петрарка, Боккаччо Три короны Возрождения: Данте, Петрарка, Боккаччо

Что мы знаем о трех родоначальниках Возрождения: Данте, Петрарке, Боккаччо?

Знание – сила
Открыть в приложении