Разработка композиционных материалов на основе аморфных магнитомягких сплавов и создание образцов экранирующей конструкции для защиты от постоянных и переменных магнитных полей

Период реализации проекта: 07.2022 – 12.2026
Исполнитель: НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»
Руководитель проекта: ведущий инженер Маннинен Сергей Анатольевич

Плановый результат

Будут разработаны и созданы научно обоснованные методы получения защитных материалов, эффективно работающих в постоянных и переменных магнитных полях, а также экологически чистые технологии получения нанокомпозитов с заданным уровнем магнитных свойств. На основе разработанных материалов будут созданы образцы экранирующих конструкций в виде камеры и кабеля для снижения негативного влияния магнитных полей.

Текущий результат
  • Выявлены методы получения защитных материалов, эффективно работающих в постоянных и переменных магнитных полях, выбран наиболее эффективный метод спиннингования расплава;
  • Проведен патентный поиск по методам получения защитных материалов, эффективно работающих в постоянных и переменных магнитных полях;
  • Проведено научное обоснование разрабатываемых методов получения защитных материалов, эффективно работающих в постоянных и переменных магнитных полях;
  • Проведено исследование влияния состава магнитополимерных материалов на эффективность экранирования в заданном диапазоне частот;
  • Выбраны 12 вариантов составов магнитополимерных материалов для дальнейших экспериментальных исследований и оптимизации;
  • Приобретено устройство для намотки аморфных лент на катушки для изготовления магнитополимерных материалов;
  • Изготовлены опытные образцы аморфных лент методом спиннингования;
  • Изготовлены экспериментальные образцы лент для магнитополимерных материалов разных составов;
  • Исследованы магнитные свойства образцов лент для экспериментальных магнитополимерных материалов разных составов.
Потенциальные потребители и перспективы коммерциализации результатов проекта

Медицина, биология, космическая промышленность, приборостроение — Создание высокоэффективных магнитовакуумных камер для проведения медико-биологических исследований, точной настройки приборов.

Транспорт, энергетика, авиационная и судостроительная промышленность — Создание экранированных кабелей для снижения негативного влияния магнитных полей.

Выявленная потребность в защитных материалах только по Северо-Западному региону РФ составляет 10000 м2 в год. Разработанные материалы и покрытия позволят осуществить защиту следующих групп продукции, предусмотренной регламентной документацией ЕС и России: средства связи; высокочастотные установки, генераторы и усилители; средства пожарной и охранной сигнализации; электронные средства измерения, контроля и управления процессами; медицинские приборы и аппараты; бытовые электрические приборы, устройства и инструменты, эксплуатируемые в жилых домах или подключаемые к их электрическим сетям; транспортные средства и оборудование транспортных средств, в том числе авиационной и морской техники; электрические устройства, эксплуатируемые вне жилых домов и не связанные с их электрическими сетями.
Без разработанных систем защиты продукция не будет сертифицирована.
В настоящее время при изготовлении систем для экранирования магнитных полей в основном используются кристаллические сплавы пермаллоевого класса, обеспечивающие коэффициент экранирования 100 в диапазоне частот 50 Гц – 100 кГц и уровне индукции внешнего поля 1 – 100 мкТл. Основным недостатком таких материалов является низкая магнитная статическая и динамическая проницаемость, а также низкие магнитные потери, что позволяет создавать защитные материалы, обеспечивающие только 1/3 от требуемого диапазона частот магнитных (50 Гц – 300 кГц) полей. Кроме того, статическая магнитная проницаемость кристаллических материалов пермаллоевого класса чрезвычайно чувствительна к внешним деформациям, что приводит к ее уменьшению и деградации экранирующих свойств.
Эти недостатки могут быть устранены разработкой новых средств защиты на основе нанокристаллических магнитомягких сплавов, магнитная проницаемость которых нечувствительна к внешним деформациям и в статике достигает значений до 30000. Лидером в производстве экранирующих магнитных материалов на основе нанокристаллических сплавов является японская компания HITACHI Metals, выпускающая магнитные (MS-F/MS-FR) экраны на основе нанокристаллического сплава FINEMET. За последние несколько лет у нас в стране разработано большое количество новых аморфных сплавов: АМАГ-170, АМАГ-172, АМАГ-200, 5БДСР и др. Такой широкий спектр материалов открывает реальные перспективы по исследованию их применения в системах электромагнитной защиты на основе отечественной сырьевой базы и без разработки новых сплавов.

Перечень и описание научно-технологических задач, решаемых в ходе выполнения проекта
  • Установление закономерностей изменения специальных физических свойств функциональных материалов в зависимости от изменения структуры, технологических параметров их получения и обработки, условий создания конкурентоспособной продукции;
  • Создание новых передовых технологий, опытных образцов материалов и изделий на их основе, подтверждающих готовность технологических решений к промышленной реализации;
  • Коммерциализация новых технологий путем введения в хозяйственный оборот прав на эти технологии;
  • Создание перспективного научно-технологического задела для разработки перспективной наукоемкой продукции;
  • Решение новых научных задач, связанных с исследованиями поведения живых организмов в условиях слабых магнитных полей;
  • Решение проблем улучшения экологической ситуации в стране.