На Дальнем Востоке создали новый тип оптической керамики

Фото:
Чердак

Такой материал необходим при создании приборов для высокоточного измерения расстояний, наземной и космической оптической связи.

Исследователи из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) создали оптическую нанокерамику с добавлением неодима. По своим физико-механическим характеристикам новинка заметно превосходит используемые сегодня коммерческие стекла и монокристаллы, задействованные в лазерных технологиях. Соответствующая статья направлена на публикацию в Ceramics International, заявка на изобретение подана в РосПатент (Рег. № 2 018 119 380).

Разработка стала еще одним результатом в цикле работ по созданию прозрачных поликристаллических материалов с заранее заданными свойствами. Предшествующие результаты ранее были опубликованы в Journal of Alloys and Compounds, Journal of the European Ceramic Society, Ceramics International, Optical Materials.

В рамках новой работы была создана прозрачная керамика с добавкой неодима (4 процента). Обычно такая высокая концентрация неодима в прозрачной керамике недостижима для существующих методов получения лазерных кристаллов. Исследователям удалось добиться такого результата за счет применения реакционного искрового плазменного спекания при температуре 1 200—1 500 градусов по Цельсию — вместо широко распространенного обычного искрового плазменного спекания.

Данный метод позволил получить не только высокую концентрацию неодима, но и высококачественный монофазный поликристалл, в котором размер отдельного зерна составляет в среднем 500 нанометров. Наконец, скорость спекания оказалась в 10−20 раз выше, чем при искровом плазменном спекании — а именно от ее скорости зависит производительность оборудования, и, в конечном счете, цена такой керамики.

Материал был получен при давлениях до 30 мегапаскалей, при этом он показал средний размер зерен в 520 нанометров, микротвердость в 13,7 мегапаскалей, модуль Юнга в 254 гигапаскалей и коэффициент пропускания для видимого света в 70 процентов (при толщине в 1 миллиметр).

Физико-механические свойства новой керамики заметно превосходят те, что типичны для существующих прозрачных керамик. Это важно там, где используются высококачественные лазеры — в продвинутых лазерных дальномерах и системах связи, причем как наземных, так и перспективных космических.

Rambler