Совместная группа ученых из России и Казахстана разработала инновационную технологию производства наноструктурированной керамики на основе оксида галлия. Этот материал широко востребован в производстве газовых сенсоров и устройств силовой электроники. Ключевое достижение - рекордно короткое время синтеза: весь процесс занимает всего 10 секунд. При этом технология не требует применения дополнительных модификаторов и катализаторов, благодаря чему получаемые образцы отличаются высокой чистотой и минимальным количеством структурных дефектов, сообщили в пресс‑службе Томского политеха.
Основа технологии: электронный пучок вместо химии
Метод базируется на воздействии мощного потока электронов с энергией 1,4–2,5 МэВ. Специальная установка формирует непрерывный пучок высокоэнергетических электронов. Через систему дифференциальной откачки этот луч выводится в открытую атмосферу и направляется на порошкообразную шихту - тщательно подобранную смесь порошкообразных материалов. Экспериментальную отработку технологии провели на стенде ЭВЛ‑6 в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.
Как проходит синтез: точность и скорость
По словам одного из авторов исследования, профессора отделения материаловедения ТПУ Елены Полисадовой, технология позволяет облучить каждую элементарную область поверхности порошка всего за 1 секунду благодаря сканированию электронного луча и движению тигля. В результате полная пластина размером 10×5 см синтезируется не более чем за 10 секунд.
Необычные свойства: двойное свечение
Особое внимание ученых привлекли люминесцентные свойства полученной нанокерамики. В Томском политехе методом спектрометрии с временным разрешением изучили динамику спектра катодолюминесценции в ультрафиолетовой и видимой областях. В результате обнаружили два типа свечения: «быстрое» и «медленное».
Профессор Полисадова пояснила, что такое поведение обусловлено наличием в кристаллической решетке: кислородных вакансий, более сложных дефектов - дивакансий, которые играют ключевую роль в переносе энергии.
Перспективы применения
Новая нанокерамика открывает широкие возможности для использования в различных высокотехнологичных областях. В разработке участвовали ученые: отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий Томского политехнического университета, Евразийского национального университета им. Л. Н. Гумилева (Казахстан), Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты опубликованы в международном научном журнале Ceramics International.
Нужно оборудование?
Звоните: 8 (800) 777-23-97
Точных Вам измерений!