Физики Новгородского университета (НовГУ) вместе с коллегами из Китая нашли формулу идеального материала-«сэндвича» для улавливания магнитных полей. Как сообщили на сайте Минобрнауки РФ, созданный на его основе датчик максимально чувствительно реагирует на поля, что открывает путь к созданию компактных антенн для подводной и подземной связи.
Учёные давно комбинируют материалы в виде «сэндвича»: один слой сжимается в магнитном поле и передаёт деформацию другому, а тот — вырабатывает электричество. Однако точное влияние неоднородных структур на производительность таких устройств было изучено плохо, и инженерам приходилось действовать методом проб и ошибок.
В новом исследовании российские и китайские физики сосредоточились на моделировании таких процессов. Они создали сложную математическую модель, описывающую физику в каждом миллиметре композитного «сэндвича», и проверили её на практике, склеивая образцы из пьезоэлектрика и магнитострикционных лент.
«Наиболее интересным оказался вывод о конструкции, работающей на изгиб, а не на растяжение. Если сделать электроды не на всю длину, а только на её треть, то чувствительность датчика может вырасти в разы. Это происходит потому, что самые сильные деформации в материале при изгибе сосредоточены в определённом месте. Разместив электрод именно там, можно снять максимально возможный сигнал, игнорируя остальные, менее эффективные участки пластины», — рассказал сотрудник кафедры проектирования и технологии радиоаппаратуры Политехнического института НовГУ Олег Соколов.
Расчёты показали, что датчик на основе сплава железа, кобальта и ванадия с электродами на треть длины демонстрирует выдающуюся эффективность. Его магнитоэлектрический коэффициент достиг 340 вольт на сантиметр-эрстед — это высокий показатель. При этом сам датчик резонирует на частоте около 94,5 герц, что относится к низкочастотному диапазону. Это свойство идеально подходит для подводной связи или геологоразведки, где высокие частоты плохо проникают через среды.
Ранее другая группа российских учёных представила разработку для смежной сферы. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», исследователи создали датчик, способный фиксировать гиперзвуковые ударные волны в десять раз быстрее зарубежных аналогов.