Материаловеды из Дальневосточного федерального университета разработали способ создания материалов оптических и термоэлектрических керамик. Они помогут исследованиям в фотонике и лазерной технике, а также позволят переводить бросовое тепло в электроэнергию. Патентные заявки на изобретения отправлены в Роспатент, отмечается в пресс-релизе, поступившем в распоряжение редакции Indicator.Ru.

Разработанные керамические материалы, относящиеся к классу «лазерная керамика — термоэлектрик», предполагается использовать в микроэлектронных устройствах, которые будут задействованы в приборах нового поколения для высокоточного зондирования местности, оптической связи, лазерной обработки материалов, микрохирургии, преобразования тепловых потерь в электроэнергию (термоэлектрогенерации).

Изготавливать разработанные материалы ученые предлагают с помощью метода реакционной высокоскоростной консолидации в плазме, который иначе называется реакционным искровым плазменным спеканием. Материаловеды ДВФУ таким образом создали иттрий-алюминиевый гранат YAG:Nd³⁺ и композит из титаната стронция и оксида титана в рутильной форме SrTiO₃—TiO₂. По словам ученых, используемый ими 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. 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», — рассказал один из исследователей, директор Научно-образовательного центра «Передовые керамические материалы» Департамента промышленной безопасности Политехнического института, руководитель проекта ДВФУ Денис Косьянов.

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