Снимок запечатлел реакцию самораспространяющегосявысокотемпературного синтеза, проходящую в смеси Fe, Fe₂O₃и BaO₂,"Твердое пламя" распространяется справа налево, оставляя позади себя продукт,который в основном состоит из феррита BaFe₁₂O₁₉.Реакция была выполнена в кварцевой трубке в потоке кислорода.Составом для фейерверка называют горючуюсмесь нескольких веществ, из которых одни при повышении температуры выделяюткислород, а другие соединяются с ним. Кажется странным, что фейерверк можноиспользовать для создания новых материалов. Но группа исследователей изИнститута структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН,пос. Черноголовка Московской области) совместно с коллегами из Лондонскогоуниверситета и Университета Неймегена (Нидерланды) сумела использоватьуправляемые фейерверки для создания широкой гаммытехнических керамик. Совершенно не похожие на потешные огни времен ПетраВеликого (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 6, 1971 г.), они представляют собой экстремальныехимические реакции. За долю секунды возникают в них температуры до 2000°C, позволяющие моментально получать практически однофазные продукты.Этот путь создания материалов открываетмножество преимуществ: скорость реакции и ее температуру легко регулировать,а микрострукту ру полученного материала - точно контролировать. Вскоревыяснилось, что воздействие магнитных полей на реакцию горения может кардинальноизменить микроструктуру конечного продукта. Это открытие, как оказалось,привело к новым захватывающим возможностям синтеза керамики, включая производствоминиатюрных устройств с управляемыми магнитными свойствами.С помощью новой методики удается получатьособый класс керамик - ферриты, соединения железа, обладающие магнитнымисвойствами. Ферриты широко используются для изготовления постоянных магнитов,магнитных лент в кредитных карточках, используются в устройствах, работающихв СВЧ диапазоне и сердечниках памяти, в фокусирующих системах телевизорови в сотовых телефонах.Обычные процессы синтеза этих материаловдовольно длительны, потому что реакции в твердом теле идут очень медленнодаже при высоких температурах. А фейерверк горит с выделением большогоколичества тепла и не нуждается во внешнем его источнике. Подобные реакцииназываются реакциями самораспространяющегося высокотемпературного синтеза(СВС). Они были открыты российскими учеными А.Г. Мержановым, И. П. Боровинской и В. М. Шкиро (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 11,1984 г.).Некоторые реакции такого типа давно известныи широко используются. К ним, например, относится термитная реакция, которуюприменяли для сварки трамвайных рельсов еще в прошлом веке. Однако толькопосле длительных и целенаправленных исследований СВС-реакции нашли достойноеприменение при синтезе многих комплексных соединений - нитридов, оксидов,боридов и карбидов (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь " № 8, 1985 г.).Реакции СВС проходят по материалу в видеволны, которая перемещается из начального источника воспламенения с постояннойскоростью. Их можно проводить на воздухе при нормальном давлении или впресс-форме, чтобы получить изделие сложной формы (см. "самый интересный журнал Наука и жизнь "
№ 11, 1991 г.).Последние исследования в области технологиисамораспространяющегося высокотемпературного синтеза открыли интригующийспособ дальнейшего управления химическими фейерверками. Обнаружили, чтомагнитное поле влияет на температуру и скорость распространения волны горения.В ферритах это вызывает изменение магнитных свойств материала пропорциональнонапряженности приложенного поля. Игольчатые зерна феррита образуются преимущественнов направлении приложенного поля. Благодаря такой ориентации реакция идетбыстрее, ее температура повышается, а содержание непрореагировавших примесейстановится существенно меньшим.Это приводит к беспрецедентным возможностямдля получения изделий с управляемыми магнитными свойствами, включая миниатюрныеустройства. Технология их создания необычайно гибка и позволяет использоватьмножество различных вариантов и условий получения.Один из таких примеров - кольцевые магниты,которые применяются в двигателях компьютерных дисководов. Они имеют восемьчередующихся полюсов по окружности и в настоящее время изготовляются путемсоединения в единое целое отдельных секций. Необходимость механическойобработки секций кладет предел их минимальным размерам. Но цельный кольцевоймагнит любого размера с требуемой магнитной структурой может быть изготовленСВС-реакцией в соответствующем не-
однородном магнитном поле. Кандидат физико-математическихнаук Ю. Морозов, кандидат химическихнаук М. Кузнецов. Электронная микрофотография материала,полученного в результате СВС смеси Fe, Fe₂O₃ и BaO₂в магнитном поле 2 Тесла. Области с высоким содержанием Fe имеют формуигольчатых кристаллических блоков BaFe₁₂O₁₉. Остальнойобразец - в значительной степени непрореагировавший окисел Fe₂O₃и частично прореагировавший BaFe₂O₄ .


Кольцеобразный магнит, используемый в шпиндельных двигателях компьютерныхдисководов. Слева - традиционно изготовленный магнит из восьми отдельнонамагниченных секций, соединенных вместе. Справа - цельный кусок кольцевогомагнита, который можно изготовить с применением СВС процесса в приложенномполе.КРОВЬ - ЖИВАЯ СИСТЕМА