ФОТОНИКА И КВАНТОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Новости вузов,научных центров и технологических компаний

Новые керамические материалы для фотоники и лазерной техники

 
Новые керамические материалы для фотоники и лазерной техники
Молодые материаловеды Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) разработали технологии производства функциональных материалов в форме оптических и термоэлектрических керамик, которые обеспечат преимущество в отрасли фотоники и лазерной техники, а также позволят переводить бросовое тепло в электроэнергию. Патентные заявки на изобретения отправлены в Роспатент (Рег. № 2020129097 и 2020133067).

Перспективные керамические материалы класса «лазерная керамика?термоэлектрик», разработанные в ДВФУ, предназначены для устройств микроэлектроники, которые будут задействованы в приборах нового поколения для высокоточного зондирования местности, оптической связи, лазерной обработки материалов, микрохирургии, преобразования тепловых потерь в электроэнергию (термоэлектрогенерации).

Наноструктурированные керамические системы сложного состава ученые предлагают изготавливать в едином технологическом цикле методом реакционной высокоскоростной консолидации в плазме (реакционное искровое плазменное спекание). В качестве соединений выбраны иттрий-алюминиевый гранат YAG:Nd3+ и композит из титаната стронция и оксида титана в рутильной форме SrTiO3?TiO2.

Используемый командой подход снимает многие принципиальные ограничения, присущие традиционным методам выращивания монокристаллов для лазерных систем.

«Сложный композитный керамический материал, который мы предлагаем, состоит из двух объединенных керамических систем YAG:Nd3+ / SrTiO3?TiO2, совмещая в себе лазерную среду с «тепловым буфером», термоэлектриком. Такой материал имеет улучшенные эксплуатационные характеристики. К примеру, в сравнении с однослойными системами он может выдержать до десяти раз более высокое термическое напряжение. Такой лазерный элемент имеет гораздо более высокий температурный порог разрушения, его можно применять для создания компактных и одновременно высокомощных лазерных систем, — объясняет директор Научно-образовательного центра “Передовые керамические материалы” Департамента промышленной безопасности Политехнического института ДВФУ Денис Косьянов. — Одновременно, разработанная композитная керамическая система SrTiO3?TiO2 сама по себе может быть полезна в различных технологических процессах, во время которых выделяется бросовое тепло при высоких температурах. Например, с ее помощью можно преобразовать бросовое тепло, которое составляет до 60 процентов всего теплообмена и, как правило, списывается на потери, в электрическую энергию, а также защитить от перегрева изделия, эксплуатируемые при температуре более 1000°С».

В междисциплинарном проекте при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) принимают участие ведущие молодые исследователи в области физики конденсированного состояния, неорганической и физической химии Политехнического института ДВФУ: Алексей Завьялов, Сергей Тихонов, Александр Захаренко и руководитель проекта Денис Косьянов. В команде также работают аспиранты Анастасия Ворновских и Илья Самойлов.

Исследования выполнены при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (18-29-11044).

Источник: ДВФУ