Международный коллектив ученых, в составе профессора кафедры технологий автоматизированного машиностроения ЮУрГУ Дмитрия Ардашева и китайских исследователей предложили инновационный метод полировки стеклянных поверхностей, почти не оставляющий царапин. Технология может значительно улучшить качество дисплеев телевизоров, смартфонов и планшетов, а в перспективе и использоваться для создания квантово-оптических чипов будущего.
Стеклянные подложки используются сегодня везде, где применяются технологии жидких кристаллов. Телефоны, промышленные панели, иногда из жаропрочного стекла. Традиционная шлифовка осуществляется с помощью абразивного порошка, который может оставлять царапины. Если царапина крупная, изделие попадает в брак, если нет – изделие идёт в продажу, но качество его работы становится ниже.
В исследовании профессора Дмитрия Ардашева и его коллег речь идёт об ЕLID-шлифование (Electrolytic In-process Dressing), когда заготовка погружается в электролит. Учёные предлагают использовать особый безабразивный железосвязующий круг.
Как возможно шлифование без абразива? Вначале на шлифовальном круге действительно нет никаких жестко прикреплённых зёрен. Во время работы на поверхности этого круга под действием тока и высокой температуры самопроизвольно образуются свободные наночастицы оксида железа (α-Fe₂O₃) – они и полируют стекло. Благодаря их свободному перемещению, царапин становится значительно меньше.
Результат – гладкость, близкая к идеальной. Поверхность стекла после полировки имеет шероховатость всего 2.1 нанометра (для сравнения: толщина человеческого волоса — около 80 000 нанометров). Царапины отсутствуют.
Стекло становится более прозрачным, пропуская 93-95% света, что напрямую влияет на яркость и чёткость будущего дисплея.
Разработка открывает новые возможности для сверхточного производства оптических материалов, таких как стеклянные подложки для дисплеев и элементы для микроэлектроники.
Принцип, лежащий в основе метода, может быть применён и для полировки других хрупких материалов, например, кремния, что важно для развития наноэлектроники, фотоники и создания высокотехнологичных оптических компонентов.
Исследование опубликовано (https://www.mdpi.com/2072-666X/16/11/1226) в международном научном журнале «Micromachines», входящем во второй квартиль научных изданий по версии Scopus.