Ученые НГТУ НЭТИ импортозаместили марганец-цинковые ферриты для импульсных высокочастотных трансформаторов
Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разработали марганец-цинковые ферриты, не уступающие по своим характеристикам зарубежным аналогам, а также предложили технологическую часть, необходимую для серийного изготовления сердечников. Работа ведется в рамках стратегического технологического проекта «Новые материалы для прорывных технологий» программы «Приоритет-2030».
Специалисты НГТУ НЭТИ решили задачу импортозамещения марганец-цинковых ферритов — химических соединений оксида железа (III) Fe2O3 с оксидами других металлов (Mn1-x-yZnxFeyFe2-yO4+z), являющихся ферримагнетиками и необходимых для производства радиоэлектронной аппаратуры и импульсных блоков питания с высокой плотностью мощности. Для этого они разработали специальный химический состав с учетом всех выявленных несовершенств реального отечественного сырья.
«На первых этапах мы разработали материал, свойства которого полностью соответствовали мировым аналогам силовых марганец-цинковых ферритов для диапазона частот переменного тока от 25 до 500 кГц. Мы провели масштабные научные исследования взаимосвязи состава, структуры и свойств марганец-цинковых ферритов, дополняющие имеющиеся в научной литературе данные, и применили самые передовые методы. Результат — марганец-цинковые ферриты, не уступающие по своим характеристикам лучшим зарубежным аналогам», — рассказал руководитель проекта, доцент кафедры материаловедения в машиностроении канд. техн. наук Руслан Кузьмин.
Ученые также представили технологическую часть, необходимую для серийного изготовления сердечников. По словам Руслана Кузьмина, вопрос масштабирования — ключевой, поскольку главным преимуществом силовых марганец-цинковых ферритов по сравнению с другими магнитомягкими материалами является возможность изготовления самых разных форм и низкая цена, которая может быть достигнута только за счет массовости производства сердечников.
Производство отечественных ферритов подразумевает собственную конкурентоспособную ферритовую компонентную базу, поэтому ученые НГТУ НЭТИ предложили создать научно-технический задел для импортозамещающего производства функциональных керамических материалов электротехнического назначения. Как пояснил Руслан Кузьмин, уже разработаны мелкозернистые марганец-цинковые ферриты с добавками, характеризующиеся высокой температурной стабильностью начальной магнитной проницаемости в диапазоне температур 25–180 °С; лабораторные технологические режимы получения материалов и способы введения добавок, обеспечивающие формирование однородной микроструктуры марганец-цинковых ферритов в широком диапазоне составов из отечественного сырья.
«Кроме этого, разработан новый низкочастотный силовой марганец-цинковый феррит с начальной магнитной проницаемостью при 25 °С — 3000, при 100 °С — 5000, максимальной амплитудной магнитной проницаемостью — 6200, магнитной индукцией 500 мТл и температурой Кюри 240 °С», — отметил Руслан Кузьмин, добавив, что полученные результаты позволят перейти к разработке нового поколения функциональных материалов для отечественной электроники.
Параллельно ведется работа над новыми низкопрофильными сердечниками из силовых марганец-цинковых ферритов с рабочей частотой до 2 МГц для компактных источников питания.
В настоящее время коллектив изготавливает партии опытных образцов магнитопроводов для передачи на предприятия радиоэлектронной промышленности.
