№ 25-29-00863 Исследование сегнетожестких магнитоэлектроупругих микро- и наноразмерных гетероструктур, находящихся в условиях воздействия связанных физических полей (грант РНФ)
Исследование сегнетожестких магнитоэлектроупругих микро- и наноразмерных гетероструктур, находящихся в условиях воздействия связанных физических полей (грант РНФ № 25-29-00863)
Руководитель чл.-корр. РАН Калинчук В.В.
Срок реализации: 2025–2026 гг.
Аннотация
Проект направлен на разработку и исследование математических моделей процессов взаимодействия сегнетожестких микро- и наноразмерных магнитоэлектроупругих (МЭУ) гетероструктур, находящихся в условиях воздействия связанных физических полей различной природы. Предварительные исследования на ниобате лития показали, что эффективность возбуждения волн существенно зависит как от ориентации среза и направления их распространения на этом срезе, так и от поляризации: максимальный КЭМС SH волн в несколько раз превышает максимальный КЭМС релеевских волн. Необходимо учесть, что современные технологии позволяют производить пластины ниобата лития толщиной от 200 нм. Центральное место в проекте займет развитие термодинамической теории МЭУ гетероструктуры с целью построения новых уравнений движения тонких пластин из сегнетожестких электроупругих или магнитоупругих материалов, позволяющих учитывать ориентацию среза, поляризацию и воздействие магнитостатических полей, в частности, влияние на коэффициент магнитоэлектромеханической связи (КМЭМС). Построенные соотношения позволяют определить полный комплект материальных констант магнитоэлектроупругой гетероструктуры. Для обоснования перспектив использования результатов проекта в практических приложениях в среде COMSOL Multiphysics будет разработан ряд новых конечно-элементных компьютерных моделей конкретных устройств основанных на магнитоэлектромеханическом эффекте.
В рамках выполнения проекта предполагается: - разработка и исследование математических моделей процессов взаимодействия сегнетожестких микро- и наноразмерных магнитоэлектроупругих гетероструктур, находящихся в условиях воздействия связанных физических полей различной природы; - разработка комплекса методов исследования ключевых элементов сегнетожестких гетероструктур, обладающих пьезоэлектрическими и пьезомагнитными свойствами; - создание термодинамической теории механики тонких пластин из сегнетожестких электроупругих и магнитоупругих материалов, позволяющей учитывать ориентацию среза и действие магнитного поля; - изучение влияния ориентации среза и направления поляризации на КМЭМС; - вычисление полного набора материальных констант; - определение ключевых факторов, влияющих на параметры и функциональные свойства МЭУ гетероструктуры; - поиск условий, реализующих возможность управления функциональными параметрами МЭУ гетероструктуры с целью создания принципиально новых типов устройств микроэлектроники. - разработка в среде COMSOL Multiphysics конечно-элементных компьютерных моделей ключевых, основанных на МЭУ эффекте, элементов конкретных акустоэлектронных устройств; - исследование разработанных конечно-элементных компьютерных моделей сегнетожестких магнитоэлектрических гетероструктур Результаты исследований будут способствовать развитию более глубоких фундаментальных представлений о физической природе динамических процессов в твердых деформируемых телах и могут стать базой при проектировании новых функционально-ориентированных smart-материалов для устройств микро- и наноэлектроники.