Просмотр новости
Найдите то, что Вас интересует
Спутники
РН
SpaceX
Роскосмос
NASA
Ученые ЮУрГУ предложили инновационную технологию получения монокристаллических порошков ферритов для катодов цинк-ионных батарей
Дата публикации: 26-08-2026 15:00:00
В рамках Грантовой программы В.Б. Христенко «Шаг в будущее» аспирант Наталья Живулина ведет работу над созданием мелкодисперсных монокристаллических порошков ферритов. Разработка Натальи Антоновны сможет найти применение в качестве катодного материала для перспективных цинк-ионных источников тока.
Электрохимические измерения и испытания полученных материалов проводятся на базе молодежной лаборатории электромеханических, электронных и электрохимических систем, созданной на площадке ЮУрГУ при поддержке Губернатора Челябинской области Алексея Текслера. Курирует работы по проекту мелкодисперсных монокристаллических порошков ферритов научный руководитель Натальи Антоновны – заведующий лабораторией электромеханических, электронных и электрохимических систем, старший научный сотрудник лаборатории роста кристаллов, доцент кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов», к.ф.-м.н. Владимир Живулин.
В центре внимания Натальи Живулиной в работе над проектом – гексагональные ферриты М-типа, в частности, соединение BaFe₁₂O₁₉. Для синтеза используется метод спонтанной кристаллизации из раствора, где исходными компонентами выступают оксид железа (Fe₂O₃) и карбонат бария (BaCO₃), а в качестве растворителей применяются карбонат натрия (Na₂CO₃) или борат бария (BaB₂O₄). Варьируя концентрацию и тип растворителя, а также скорость охлаждения расплава, можно получать множество отдельных частиц, каждая из которых является единичным кристаллом. После удаления растворителя это вещество представляет собой порошок – те самые мелкодисперсные монокристаллические порошки ферритов.
Выбор кристаллической структуры, в отличие от аморфной, обусловлен упорядоченностью материала, что потенциально облегчает внедрение ионов цинка в структуру катода. Кроме того, отдельные частицы дают большую удельную площадь активного вещества.
«Основная ценность исследования – в отработке самой технологии получения таких частиц. В перспективе монокристаллические наполнители могут быть использованы также в композитных материалах, где их ориентация позволит изменять свойства конечного продукта», – подчеркивает Наталья Живулина.
На сегодняшний день ученым удалось получить частицы размером от 5 мкм до 250 мкм в диаметре, что является хорошим показателем для данного метода: при объеме раствора около 20 мл выход материала достигает 10 грамм. Это значительно эффективнее, чем, например, золь-гель метод.
Установлено, что изменение концентрации растворителя напрямую влияет на размер и форму кристаллов. Также наблюдается зависимость от вязкости: при использовании более вязкого растворителя формируется больше пластинчатых частиц, тогда как в менее вязкой среде кристаллы приобретают дендритную форму. Управление этими параметрами и составляет научную новизну проекта.
Основной фокус работы направлен именно на разработку нового метода получения порошка. Идею использования BaFe₁₂O₁₉ в качестве наполнителя для катодной пасты пока можно назвать рискованной. Хотя предварительные испытания в лабораторной ячейке показали, что материал работает, но говорить о его преимуществе перед диоксидом марганца, считающимся сегодня самым перспективным катодным материалом для цинк-ионных батарей с водным электролитом, пока рано.
В качестве объекта выбран BaFe₁₂O₁₉, поскольку он наиболее изучен, что позволяет сравнивать результаты с данными других учёных, однако методика применима и к SrFe₁₂O₁₉, и к другим ферритам. В настоящее время разработка находится на лабораторном этапе, и пока рано говорить о точных значениях удельной емкости, стабильности цикла или себестоимости батарей.
Основной итог текущего этапа исследований – создание воспроизводимой методики получения чистых монокристаллических порошков, которая в будущем может стать основой для создания импортозамещающих материалов в области энергонакопителей, композитов и в других высокотехнологичных областях.
Проект реализуется в рамках Грантовой программы В.Б. Христенко «Шаг в будущее». Это программа ежегодной финансовой поддержки программы развития Университета в рамках «Приоритет-2030». Гранты предоставляются на проведение перспективных исследований, формирование кадрового резерва и реализацию уникальных образовательных программ (компонентов), определяющих вектор развития ЮУрГУ и Челябинской области.
Больше новостей на канале ЮУрГУ в МАКС
Author: Юлия Шерстобитова, фотографии -- Сергей Качко
Основное содержимое страницы с новостью.
В рамках Грантовой программы В.Б. Христенко «Шаг в будущее» аспирант Наталья Живулина ведет работу над созданием мелкодисперсных монокристаллических порошков ферритов. Разработка Натальи Антоновны сможет найти применение в качестве катодного материала для перспективных цинк-ионных источников тока.
Электрохимические измерения и испытания полученных материалов проводятся на базе молодежной лаборатории электромеханических, электронных и электрохимических систем, созданной на площадке ЮУрГУ при поддержке Губернатора Челябинской области Алексея Текслера. Курирует работы по проекту мелкодисперсных монокристаллических порошков ферритов научный руководитель Натальи Антоновны – заведующий лабораторией электромеханических, электронных и электрохимических систем, старший научный сотрудник лаборатории роста кристаллов, доцент кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов», к.ф.-м.н. Владимир Живулин.
В центре внимания Натальи Живулиной в работе над проектом – гексагональные ферриты М-типа, в частности, соединение BaFe₁₂O₁₉. Для синтеза используется метод спонтанной кристаллизации из раствора, где исходными компонентами выступают оксид железа (Fe₂O₃) и карбонат бария (BaCO₃), а в качестве растворителей применяются карбонат натрия (Na₂CO₃) или борат бария (BaB₂O₄). Варьируя концентрацию и тип растворителя, а также скорость охлаждения расплава, можно получать множество отдельных частиц, каждая из которых является единичным кристаллом. После удаления растворителя это вещество представляет собой порошок – те самые мелкодисперсные монокристаллические порошки ферритов.
Выбор кристаллической структуры, в отличие от аморфной, обусловлен упорядоченностью материала, что потенциально облегчает внедрение ионов цинка в структуру катода. Кроме того, отдельные частицы дают большую удельную площадь активного вещества.
«Основная ценность исследования – в отработке самой технологии получения таких частиц. В перспективе монокристаллические наполнители могут быть использованы также в композитных материалах, где их ориентация позволит изменять свойства конечного продукта», – подчеркивает Наталья Живулина.
На сегодняшний день ученым удалось получить частицы размером от 5 мкм до 250 мкм в диаметре, что является хорошим показателем для данного метода: при объеме раствора около 20 мл выход материала достигает 10 грамм. Это значительно эффективнее, чем, например, золь-гель метод.
Установлено, что изменение концентрации растворителя напрямую влияет на размер и форму кристаллов. Также наблюдается зависимость от вязкости: при использовании более вязкого растворителя формируется больше пластинчатых частиц, тогда как в менее вязкой среде кристаллы приобретают дендритную форму. Управление этими параметрами и составляет научную новизну проекта.
Основной фокус работы направлен именно на разработку нового метода получения порошка. Идею использования BaFe₁₂O₁₉ в качестве наполнителя для катодной пасты пока можно назвать рискованной. Хотя предварительные испытания в лабораторной ячейке показали, что материал работает, но говорить о его преимуществе перед диоксидом марганца, считающимся сегодня самым перспективным катодным материалом для цинк-ионных батарей с водным электролитом, пока рано.
.jpg)
В качестве объекта выбран BaFe₁₂O₁₉, поскольку он наиболее изучен, что позволяет сравнивать результаты с данными других учёных, однако методика применима и к SrFe₁₂O₁₉, и к другим ферритам. В настоящее время разработка находится на лабораторном этапе, и пока рано говорить о точных значениях удельной емкости, стабильности цикла или себестоимости батарей.
Основной итог текущего этапа исследований – создание воспроизводимой методики получения чистых монокристаллических порошков, которая в будущем может стать основой для создания импортозамещающих материалов в области энергонакопителей, композитов и в других высокотехнологичных областях.
Проект реализуется в рамках Грантовой программы В.Б. Христенко «Шаг в будущее». Это программа ежегодной финансовой поддержки программы развития Университета в рамках «Приоритет-2030». Гранты предоставляются на проведение перспективных исследований, формирование кадрового резерва и реализацию уникальных образовательных программ (компонентов), определяющих вектор развития ЮУрГУ и Челябинской области.
Схожие новости
Классификация: Наука. Схожих патентов: 0. Схожих новостей: 10. Тональность: 0. Информативность: 23.23. Источник: www.susu.ru.