Ученые из ДВФУ и Института химии ДВО РАН совместно с коллегами из Украины и Румынии выяснили, что внутренняя структура нанопорошков, из которых получают керамические материалы (компактов), оказывает колоссальное влияние на свойства конечного продукта.

Оказалось, что еще в начале синтеза материалов их будущие параметры можно задать, изменяя структуру компактов. Статья ученых опубликована в Journal of the European Ceramic Society.

Разработать передовую технологию и создать новое семейство оптической и, в частности, люминесцентной и лазерной керамики — это фундаментальная научная проблема и ключевая задача современного керамического материаловедения. На практике такие материалы нужны, чтобы с высокой точностью измерять расстояния (оптическая локация), реализовывать новые режимы обработки материалов, создать качественно новые носители оптической информации и медицинское оборудование, ИК-окна, высокомощные светодиоды и термоэлектрические элементы.

«Однородность внутреннего строения компактов — спрессованных в таблетки нанопорошков, из которых получается керамика, — одна из важнейших характеристик при спекании. Для керамических материалов оптического качества необходимо добиться удаления сотых и тысячных долей процента остаточной пористости на финальной стадии спекания, чтобы обеспечить низкую степень рассеивания света. Управление однородностью исходных компактов может достигаться вариацией многих технологических параметров. Например, путем изменения технологии компактирования, выбором и режимами подготовки исходных нанопорошков. Однако особенность технологии реакционного спекания керамик заключается в том, что энергия, передаваемая многокомпонентной порошковой системе, из которой получается керамика, расходуется на конкурирующие процессы фазовых превращений и укрепления материала. По этой причине мы предложили управлять исходным состоянием компактов путем отжига, предшествующего их спеканию», — рассказал руководитель исследовательской команды из ДВФУ, старший научный сотрудник Центра НТИ ДВФУ Денис Косьянов.

Ученый отметил, что достигнутые значения КПД лазерной генерации на образцах керамики, полученных при оптимизированных условиях отжига компактов (четыре часа при 600 °C), находятся на уровне мировых аналогов (65—67%).