Naše skupina se zabývá výzkumem magnetizačních procesů nejrůznějších typů magnetických materiálů. Bez podrobné znalosti těchto procesů nelze předpovídat chování magnetických materiálů pod externími vlivy (magnetické pole, mechanické napětí, změna teploty apod.). Vyvíjíme citlivé metody nedestruktivního testování magnetických materiálů, založené na vztazích mezi magnetizačními procesy a mikrostrukturou materiálu. Tyto metody jsou určeny ke studiu homogenity materiálu, charakterizaci a mapování mechanických defektů způsobených např. korozí nebo jiným vlivem (mechanické namáhání). Také přispíváme k základnímu výzkumu ve vývoji obecné teorie odezvy nelineárních nerovnovážných systémů, mezi které patří také feromagnetické materiály.

Experimentální vybavení

• Nekomerční počítačem řízený permeametr sbírající obecné údaje o magnetické permeabilitě pro jejich další zpracování v rámci formalismu Preisachova modelu. Sestava je založena na elektromagnetické indukční odezvě zkoumaného materiálu na pilovité změny použitého magnetického pole. Naměřená data reprezentují dynamickou a/nebo kvazistatickou obecnou odezvu permeability na vnější magnetické pole.
• Nekomerční počítačem řízený hysterezigraf sbírající data o magnetických hysterézních smyčkách pro jejich následné zpracování v rámci formalismu Preisachova modelu. Zařízení je založeno na integraci elektromagnetické indukční odezvy zkoumaného materiálu pro jakýkoliv tvar vnějšího magnetického pole. Získaná data reprezentují kvazistatickou magnetizační odezvu na vnější magnetické pole. Aparatura je sdílena se Skupinou amorfních, nanokrystalických a nanokompozitních materiálů.
• Počítačem řízený vibrační magnetometr PAR 4500 sbírající data o magnetických hysterézních smyčkách u vzorků o malém objemu pro jejich další zpracování v rámci formalismu Preisachova modelu. Aparatura je sdílená se Skupinou vysokoteplotní supravodivosti.
• Leitzovy polarizační mikroskopy, transmisní a reflektivitní, pro komparativní optickou a magnetooptickou inspekci vzorků.

Výzkum

Nedestruktivní metoda materiálového testování založená na Preisachově modelu hysteréze

Magnetizační procesy jsou citlivé na makro- a mikrostrukturu zkoumaných vzorků. Systematickým zpracováním magnetických dat inspirovaným Preisachovým modelem hysteréze vytváříme představy o magnetizačních procesech ve feromagnetických konstrukčních materiálech vystavených různým mechanickým napětím, cyklickým zátěžím, parciálním fázovým transformacím atd., které modifikují makro- a mikrostrukturu zkoumaných vzorků. Preisachovy obrazce se modifikují odpovídajícím způsobem. Na základě těchto obrazců zavádíme integrální parametry, jež jsou silně spojeny s typem a intenzitou změn, které materiál prodělal. V kontrastu k parametrům vystupujícím v klasických magnetických hysterézních metodách jsou integrální parametry založené na Preisachových obrazcích optimalizovány vzhledem ke specifickým strukturním změnám vzorků a jsou charakterizovány podstatně vyšší citlivostí a selektivitou.

Teoretická analýza Preisachových reprezentací modelových systémů s hysterézí

Tento výzkum je zaměřen na vývoj teorie odezvy nelineárních nerovnovážných systémů. Odezva takových systémů vykazuje hysterézi s nelokální pamětí, která může být principiálně popsána jakýmkoliv diferenciálním konstitutivním zákonem. Naše práce je založena na Preisachově modelu hysteréze, což je speciální typ spektrální dekompozice operátorů odezvy. Jsme zainteresováni ve vymezení přesných limitů použitelnosti Preisachovy dekompozice na dynamické systémy, ve studiu vazeb mezi náhodným potenciálem systému a jeho Preisachovou reprezentací, vlivu dalekodosahových interakcí na tuto reprezentaci a souvislostí mezi kinetikou tepelné relaxace a Preisachovou reprezentací odezvy systému.

Spolupráce

• Research Institute for Technical Physics and Materials Science, Budapešť, Maďarsko
• Ames Laboratory, Iowa State University, Ames, USA
• Materials Department, IEN Gallileo Ferraris, Turín, Itálie
• Institute for Magnetics Research, The George Washington University, Washington, USA
• Department of Thin Films Physics, Institute of Magnetism NAS Ukraine, Kyjev, Ukrajina