Лаборатория функциональных материалов ЮУрГУ создана в рамках научно-образовательного центра «Нанотехнологии» в 2018 году. В настоящее время в лаборатории ведутся исследования в области физики конденсированного состояния, магнитных явлений, металлов и сплавов, а также изучаются новые функциональные материалы.
Направления исследований новой лаборатории связаны с разработкой природоподобных технологий синтеза новых функциональных материалов; созданием магнитных материалов с заданными свойствами и новых материалов с эффектом памяти формы; исследованием материалов космического происхождения, а также с разработкой принципиально нового метода сжижения природного газа на основе магнитного охлаждения и др.
В области разработки магнитных материалов Лаборатория функциональных материалов НОЦ «Нанотехнологии» развивает два перспективных проекта: создание новых материалов для использования в технологии сжижения природного газа на основе магнитокалорического эффекта и создание новых магнитожестких материалов для безредкоземельных постоянных магнитов.
Первое направление является международным российско-германским проектом, который поддержан со стороны России Российским научным фондом (РНФ) и со стороны Германии — Объединением им. Гельмгольца. Исследования ведутся в сотрудничестве с Техническим университетом Дармштадта (Германия).
«Природный газ является одним из основных источников энергии, как в настоящее время, так и в обозримом будущем. Тенденция производства и потребления этого вида энергии монотонно возрастает для всех сегментов рынка, включая природный газ, водород, кислород, азот и т.д. Для хранения и транспортировки этого типа энергии требуется сжижение, но для этого процесса необходимы сложные энергоемкие компрессорные устройства, работающие при криогенных температурах (при температурах ниже 150 К эффективность сжижения традиционными методами довольно низкая). В то же время существует принципиально иной подход к сжижению газов в качестве хранилища будущей энергии — технологии магнитного охлаждения. Принимая во внимание недавний прогресс в разработке сверхпроводящих магнитов с магнитными полями до 15‒22 Тл, этот тип охлаждения при криогенных температурах может вызвать революцию в технологии сжижения газа», — отмечает руководитель Лаборатории функциональных материалов Дмитрий Батаев.
В настоящее время существует большой набор различных магнитных материалов, демонстрирующих значительный магнитокалорический эффект в температурном диапазоне 15‒150 К. Ожидается, что в полях сверхпроводящих магнитов магнитокалорический эффект будет составлять не единицы (как в случае малых и умеренных магнитных полей), а десятки градусов. Все это позволяет эффективно сжижать практически любые природные газы в одной и той же охлаждающей машине. Исходя из этого, конечной целью проекта является комплексная адаптация технологии магнитного охлаждения к сжижению природных газов и водорода с использованием высоких магнитных полей до 20 Тл.
Второй проект направлен на создание новых магнитожестких материалов для безредкоземельных постоянных магнитов. Он ведется за счет собственных средств, после получения положительных результатов предварительных НИОКР планируется получение финансирования от РНФ. По результатам научно-исследовательской деятельности в период с 2018 по 2021 год сотрудники лаборатории планируют опубликовать 45 научных статей в высокорейтинговых научных изданиях (Q1/Q2).