Multiscale Correlation of Magnetism and Microstructure at Iron/Oxide Interfaces
铁/氧化物界面磁性和微观结构的多尺度相关性
基本信息
- 批准号:1031403
- 负责人:
- 金额:$ 29.03万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-10-01 至 2014-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Fe powders show tremendous potential for improving the efficiency and reducing the cost of electric motors. However, the lack of a coating material, which is mechanically durable, electrically insulating, and magnetic, is a fundamental obstacle to the implementation of Fe powders in electromagnetic cores. In this project, candidate oxide coatings, prepared by molecular beam epitaxy, will be identified by investigating the magnetic and structural properties of oxide-Fe interfaces in the form of thin film heterostructures. The combination of atomic scale microscopy and neutron scattering techniques will reveal how the atomic structure and magnetic behavior of the interfaces are correlated, providing unprecedented insight into how defects, strain, and local stoichiometry alter interfacial magnetism. Based on these results, optimal coatings and processing conditions will be identified for use in Fe-powder-based electromagnetic devices. The work addresses known hurdles within existing industrial production environments and is strategically targeted towards the next generation materials and processing necessary for the future direction of electromagnetic devices.This research will have both educational and economic impacts. Outreach programs will be developed to expose students to job opportunities in our growing energy efficient industry and economy. These will bring together groups of students from West Philadelphia (predominantly minority) schools for workshops and career fairs associated with electric motors, hybrid vehicles, and alternative energy. Development and understanding of these new materials will provide a tangible benefit to society. Electric motors have over a 50% increase in energy conversion over internal combustion engines, and thus, the development of these materials for automotive applications steer the automotive industry away from the dependence on fossil fuels and drives down consumer costs. This will translate into the development of the skills and knowledge for upcoming engineers and technical professionals that will become involved in the automotive, aerospace and industrial sectors.
FE粉末具有提高效率和降低电动机成本的巨大潜力。 但是,缺乏机械耐用,电绝缘和磁性的涂料材料是电磁芯中实施Fe粉末的基本障碍。 在该项目中,通过分子束外延制备的候选氧化物涂层将通过研究薄膜异质结构的形式的氧化物FE界面的磁性和结构特性来识别。 原子量表显微镜和中子散射技术的组合将揭示界面的原子结构和磁性如何相关,从而提供了对缺陷,应变和局部石化的前所未有的见解。 基于这些结果,将确定最佳涂料和加工条件,以用于基于Fe-Powder的电磁设备。 这项工作解决了现有工业生产环境中已知的障碍,并在战略上针对下一代材料和处理电磁设备的未来方向所必需的处理。这项研究将产生教育和经济影响。 将开发推广计划,以使学生在不断增长的节能行业和经济中获得工作机会。 这些将汇集来自西费城(主要是少数民族)学校的学生团体,参加与电动机,混合动力汽车和替代能源相关的研讨会和职业博览会。 对这些新材料的发展和理解将为社会带来切实的好处。 电动机的能源转化比内燃机增加了50%,因此,这些用于汽车应用的材料的开发使汽车行业远离对化石燃料的依赖并降低消费者成本。 这将转化为即将参与汽车,航空航天和工业部门的即将到来的工程师和技术专业人员的技能和知识的发展。
项目成果
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