Ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ» доказали перспективность использования ковдорской магнетитовой руды в качестве наполнителя гибридных композитов для защиты объектов гражданского назначения от воздействия радиоволн.
Основное и традиционное применение магнетитовой руды в промышленности – это сталелитейное производство. Помимо этого, минерал используется в палеомагнитологии для реконструкции магнитного поля древней Земли, частично используется в качестве утяжелителей глинистых растворов при бурении, а изделия из плавленого магнетита применяют в качестве электродов для электрохимических процессов.
Минерал активно добывают в Ковдорском месторождении апатит-магнетитовых руд, которое находится в Мурманской области. Месторождение, содержащее около 267 Мт ресурсов, является одним из крупнейших в мире.
Ученые Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД), кафедры микро- и наноэлектроники (МНЭ) и кафедры физики СПбГЭТУ «ЛЭТИ» совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета впервые в России предложили рассмотреть магнетитовую руду в качестве наполнителя гибридных композитов для защиты от радиочастотного излучения. Результаты исследования образцов магнетитовой руды Ковдорского месторождения опубликованы в журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
Теоретико-экспериментальный анализ структурных и магнитных свойств образцов руды позволил сделать вывод о возможности применения использованного комплекса аналитических методов в физике магнитных явлений, магнетизме горных пород и прикладных задачах геофизики и геологии. Помимо этого, в ходе исследования ученые подтвердили гипотезу о наличии в составе магнетитовой руды из Ковдорского месторождения наноразмерных зерен, обладающих суперпарамагнитными свойствами. Ранее существующее предположение, что наноразмерные частицы магнетита в природе имеют преимущественно биогенное происхождение, с учетом полученных результатов, может считаться неверным.
«Был получен важный результат прикладного характера – мы смогли установить, что природный магнетит может использоваться в составе композитных материалов для защиты от радиочастотного излучения вместо синтетических магнитомягких ферритов, стоимость которых примерно на порядок выше стоимости обработанной руды. В этой связи предлагаемый гибридный композит может использоваться в гражданском строительстве», – поясняет доцент кафедры МНЭ Камиль Газинурович Гареев.
Для анализа образца магнетитовой руды на базе ИЦ ЦМИД минерал был измельчен до состояния порошка с размером зерна не более 1 миллиметра. В этом виде он был исследован такими методами, как сканирующая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ, рентгенофазовый анализ, вибрационная магнитометрия и другие. Теоретическое моделирование магнитных характеристик производилось с использованием оригинальных математических моделей, разработанных профессором кафедры физики СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Петром Владимировичем Харитонским.
Исследования магнетитовой руды из Ковдорского месторождения ведутся с 2020 года на базе лабораторий СПбГЭТУ «ЛЭТИ», СПбГУ, Института геологии и геохронологии докембрия РАН и Института химии Дальневосточного отделения РАН.
