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

15 способов нравиться людям 15 способов нравиться людям

15 общеизвестных банальных правил: как нравиться людям

Maxim
Пиноккио-убийца и людоедка из «Спящей красавицы»: 5 ужасных событий из оригиналов сказок Пиноккио-убийца и людоедка из «Спящей красавицы»: 5 ужасных событий из оригиналов сказок

Эти сказки почти наверняка тебе читала мама

The Voicemag
Скафандр для работы дома Скафандр для работы дома

Средство, которое по мнению Хьюго Гернсбека, поможет не отвлекаться от работы

Наука и жизнь
Как вернуть ребенка в школу после каникул? Отвечает Дима Зицер Как вернуть ребенка в школу после каникул? Отвечает Дима Зицер

Как начать учебный год без скандалов, слез и уговоров?

СНОБ
Футболисты, сидевшие в тюрьме: один расчленил любовницу и скормил собакам Футболисты, сидевшие в тюрьме: один расчленил любовницу и скормил собакам

Достойные компаньоны Кокорину и Мамаеву

Maxim
«Мы знаем, чего хотят мамы» «Мы знаем, чего хотят мамы»

Алиса Лобанова определенно живет в Стране чудес

OK!
Как жара влияет на организм Как жара влияет на организм

Врач объяснил, что происходит с нашим телом под воздействием высокой температуры

Psychologies
Правда ли, что искусственный интеллект научился выявлять рак точнее рентгенолога: прорыв в диагностике онкологии Правда ли, что искусственный интеллект научился выявлять рак точнее рентгенолога: прорыв в диагностике онкологии

Может ли искусственный интеллект выявить рак? Как это поможет врачам?

TechInsider
Где у него кнопка? Как устроены автомобили Tesla Где у него кнопка? Как устроены автомобили Tesla

Рассказываем о «приключениях электроника» по имени Tesla

Цифровой океан
5 дневных привычек, которые мешают тебе нормально заснуть ночью 5 дневных привычек, которые мешают тебе нормально заснуть ночью

Проблемы со сном беспокоят многих. Как их избежать?

Лиза
Игорь Мухин — о кинематографичности городов, деньгах и документальности Игорь Мухин — о кинематографичности городов, деньгах и документальности

Фотограф Игорь Мухин — о городах и их людях, агрессии и факторах случайности

РБК
Зоологи случайно обнаружили в японском аквариуме новый вид глубоководных гигантских изопод Зоологи случайно обнаружили в японском аквариуме новый вид глубоководных гигантских изопод

Новый вид изоподов получил название Bathynomus yucatanensis

N+1
Платят немного, катаешься всю ночь: как работают люди, которые по ночам моют и перегоняют каршеринг Платят немного, катаешься всю ночь: как работают люди, которые по ночам моют и перегоняют каршеринг

Cтоит ли этот заработок бессонной ночи и большой материальной ответственности

VC.RU
Кукла Маша, кукла Даша: 10 культовых игрушек из советского детства Кукла Маша, кукла Даша: 10 культовых игрушек из советского детства

Куклы-пупсы, неваляшки и другие неизменные атрибуты советского детства

Правила жизни
Измельчитель пищевых отходов для раковины: что это такое и зачем он нужен Измельчитель пищевых отходов для раковины: что это такое и зачем он нужен

Диспозер: измельчитель пищевых отходов, который станет частью вашей жизни

CHIP
Внимание, черный ящик. Как и зачем исследовать логику нейросетей Внимание, черный ящик. Как и зачем исследовать логику нейросетей

Как и зачем исследовать логику нейросетей

N+1
Почему собакам не нравятся некоторые люди Почему собакам не нравятся некоторые люди

Даже самый дружелюбный пес может облаять человека, который ему не нравится

TechInsider
Растянутая футболка или стильный халат: зачем нужно красиво одеваться дома? Растянутая футболка или стильный халат: зачем нужно красиво одеваться дома?

Почему мы на улице и мы дома — два разных человека?

Psychologies
Как выглядела прокладка кабеля под Атлантическим океаном в 1866 году Как выглядела прокладка кабеля под Атлантическим океаном в 1866 году

Как первопроходцы прокладывали кабель через океан в XIX веке?

Maxim
Негатив со стороны начальника и коллег: как реагировать? Негатив со стороны начальника и коллег: как реагировать?

К сожалению, рабочая атмосфера не всегда бывает приятной и дружелюбной

Psychologies
Мужские гаремы и женская дружба: как устроены отношения полов в дикой природе Мужские гаремы и женская дружба: как устроены отношения полов в дикой природе

Натуралист Евгения Тимонова: о борьбе полов, феминизме, бодипозитиве — у зверей

Forbes
Смех делает нас умнее: 5 причин улыбнуться прямо сейчас Смех делает нас умнее: 5 причин улыбнуться прямо сейчас

Как смех облегчает нашу жизнь?

Psychologies
Приступ подагры временно повысил риск инфаркта и инсульта Приступ подагры временно повысил риск инфаркта и инсульта

После приступов подагры временно повышается риск инфаркта миокарда и инсульта

N+1
Как завести автомобиль, у которого сел аккумулятор Как завести автомобиль, у которого сел аккумулятор

Как безопасно завести машину с севшим аккумулятором?

TechInsider
Одиночество в толпе: как переход от сигар и трубок к сигаретам изменил стиль общения Одиночество в толпе: как переход от сигар и трубок к сигаретам изменил стиль общения

Отрывок из книги историка Дэвида Винсента «История одиночества»

Forbes
Праведник из камеры смертников: как убийца чуть не получил Нобелевскую премию за детские книги Праведник из камеры смертников: как убийца чуть не получил Нобелевскую премию за детские книги

Преступник, который выдвигался на Нобелевскую премию девять раз

The Voicemag
Бунт женских хромосом: трансгендерные лемминги и консервативные мухи Бунт женских хромосом: трансгендерные лемминги и консервативные мухи

Почему самцов и самок не всегда бывает поровну

СНОБ
9 адских ужастиков про ад 9 адских ужастиков про ад

Сам аццкий сотона одобрил бы нашу подборку хорроров!

Maxim
«В моем доме вечный беспорядок»: 5 шагов на пути к организации пространства «В моем доме вечный беспорядок»: 5 шагов на пути к организации пространства

Вы наводите порядок дома, но в конце недели вас снова окружает хаос?

Psychologies
Ученые измерили скорость воды в акведуках древнего Рима. Им помогли ископаемые бактерии Ученые измерили скорость воды в акведуках древнего Рима. Им помогли ископаемые бактерии

Как расходовалась вода в акведуке и какова была степень его загрузки?

TechInsider
Открыть в приложении