تم إنشاء مختبر المواد الوظيفية في جامعة جنوب الأورال الحكومية كجزء من مركز أبحاث وتعليم تكنولوجيا النانو في عام 2018م. يقوم المختبر حاليًا بإجراء البحوث في مجال فيزياء المواد المكثفة والظواهر المغناطيسية والمعادن والسبائك ، بالإضافة إلى دراسة المواد الوظيفية الجديدة.
ترتبط التوجهات البحثية للمختبر الجديد بتطوير تقنيات تشبه الطبيعة لتوليف المواد الوظيفية الجديدة ؛ إنشاء المواد المغناطيسية مع الخصائص المطلوبة والمواد الجديدة مع تأثير ذاكرة الشكل ؛ البحث عن مواد من أصولها من الفضاء ، وكذلك تطوير طريقة جديدة في الأساس لتسييل الغاز الطبيعي على أساس التبريد المغناطيسي ، الخ.
في مجال تطوير المواد المغناطيسية ، يقوم مختبر المواد الوظيفية التابع لـ «تقنيات النانو» في مركز العلوم التعليمي بتطوير مشروعين واعدين: إنشاء مواد جديدة لاستخدامها في تكنولوجيا تسييل الغاز الطبيعي على أساس التأثير المغنطيسي وإنشاء مواد جديدة مغناطيسية صلبة للمغناطيس الدائم الذي.
الاتجاه الأول هو المشروع الروسي الألماني الدولي ، الذي تدعمه روسيا من قبل مؤسسة العلوم الروسية ومن ألمانيا – بالاتحاد مع هيلمهولتز. يجري البحث بالتعاون مع الجامعة التقنية في دارمشتات (ألمانيا).
«يعتبر الغاز الطبيعي أحد المصادر الرئيسية للطاقة ، الآن وفي المستقبل المنظور. يزداد اتجاه إنتاج واستهلاك هذا النوع من الطاقة بشكل رتيب لجميع قطاعات السوق ، بما في ذلك الغاز الطبيعي ،الهيدروجين ،الأكسجين والنيتروجين ، إلخ. يتطلب تخزين ونقل هذا النوع من الطاقة تسييلًا ، لكن هذه العملية تتطلب أجهزة ضاغطة كثيفة الاستهلاك للطاقة تعمل في درجات حرارة شديدة البرودة (عند درجات حرارة أقل من 150 كلفن ، تكون كفاءة التميع بالطرق التقليدية منخفضة جدًا). في الوقت نفسه ، هناك نهج مختلف اختلافًا جوهريًا في تسييل الغازات كمستودع لتكنولوجيا التبريد المغنطيسي للطاقة المستقبلية. مع الأخذ في الاعتبار التقدم الذي تم إحرازه مؤخرًا في تطوير مغنطيسات فائقة التوصيل مع حقول مغناطيسية تصل إلى 15-22 طنًا ، فإن هذا النوع من التبريد في درجات الحرارة المبردة يمكن أن يسبب ثورة في تكنولوجيا تسييل الغاز» ,- يقول ديمتري باتاييف ، رئيس مختبر المواد الوظيفية.
يوجد حاليًا مجموعة واسعة من المواد المغناطيسية المختلفة التي تظهر تأثيرًا مغنطيسيًا كبيرًا في نطاق درجة حرارة 15-150 كلفن. ومن المتوقع ألا يكون التأثير المغنطوري في المجالات المغناطيسية فائقة التوصيل وحدات (كما هو الحال في الحقول المغناطيسية الصغيرة والمتوسطة) ، ولكن عشرات الدرجات. كل هذا يتيح لك تسييل أي غاز طبيعي بشكل فعال في نفس آلة التبريد. بناءً على ذلك ، فإن الهدف النهائي للمشروع هو التكيف الشامل لتكنولوجيا التبريد المغناطيسي مع تسييل الغازات الطبيعية والهيدروجين باستخدام حقول مغناطيسية عالية تصل إلى 20 طن.
يهدف المشروع الثاني إلى إنشاء مواد صلبة مغناطيسية جديدة لمغناطيس دائم بدون تراب نادر. يتم تنفيذها على نفقتها الخاصة ، بعد تلقي نتائج إيجابية للبحث والتطوير الأولي ، من المخطط أن تتلقى تمويلًا من مؤسسة العلوم الروسية. بناءً على نتائج الأنشطة البحثية من 2018 إلى 2021 ، يخطط موظفو المعمل لنشر 45 مقالة علمية في منشورات علمية عالية التصنيف (Q1 / Q2).