Ученые из Сколковского института науки и технологий впервые произвели магнитный сплав из двух материалов, которые по своей природе не являются магнитными. Группа применила 3D-принтер и два парамагнитных металлических порошка. В результате инженеры смогли получить сплав с ферромагнитными свойствами разной степени в зависимости от соотношения компонентов. По словам ученых, их подход пригодится в разработке электродвигателей и поможет открыть принципиально новые материалы.

Как объяснили авторы исследования, ключевое преимущество 3D-печати заключается в возможности создавать объекты сложной формы, которые невозможно или слишком дорого делать с помощью традиционных технологий производства, таких как литье, прокатка или штамповка. Технология также позволяет быстро создавать прототипы электронных устройств и гибко настраивать будущие системы.

Однако ранее потенциал 3D-принтеров был ограничен, поскольку печать была возможна только с однородными материалами или смесями для всех производимых изделий. В Сколтехе нашли способ, который позволил избавиться от существенного недостатка. Команда успешно создала металлический стержень, соотношение двух металлов которого изменяется от 100% к 0% до 50%/50% и от 0% к 100% соответственно.

В ходе эксперимента, подтвердившего теорию, ученые воспользовались двумя распространенными металлами: алюминиевой бронзой, состоящей из меди, алюминия и железа, и нержавеющей сталью морского качества на основе железа, хрома и никеля. Оба материала известны как «немагнитные», но когда они смешались в равных пропорциях, полученный сплав дал эффект «мягкого» ферромагнетика. Таким образом сплав начал притягивать широко распространенные магниты, но сам не прилипал к другим металлам.

«Наше исследование дает теоретическое объяснение для ферромагнитных свойств в сплаве с точки зрения его атомной структуры. Хотя два исходных материала имеют так называемую гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру, их комбинация приводит к объемно-центрированной кубической структуре», — рассказал автор исследования Олег Дубинин из лаборатории аддитивного производства Сколтеха.

Ведущий научный сотрудник Сколтеха Станислав Евлашин также добавил, что градиентные сплавы могут найти применение в машиностроении, например, в электродвигателях.

Кроме того, по его словам, результаты исследования показывают, что направленное наложение энергии — это не только хороший метод для 3D-печати градиентных материалов, но и способ для открытия новых сплавов. Технология также эффективна и подходит для быстрого изготовления даже крупногабаритных деталей.