Российские материаловеды разработали инновационные покрытия на основе углеродных нанотрубок, которые будут применяться для оптимизации оптоэлектронных устройств, в том числе лазеров, в качестве элементов преобразователей инфракрасного излучения, защитных покрытий и в качестве элементов жидкокристаллических дисплеев.

Результаты исследования представлены в международном научном журнале Coatings.

Известно, что оптимизировать свойства материалов можно, не только меняя структуру и состав материала, но и его поверхность. Один из трендов современного материаловедения – модификация поверхностей за счет напыления наночастиц.

К примеру, коллектив ученых НИТУ «МИСиС», Государственного оптического института им. Н. И. Вавилова и Санкт-Петербургского электротехнического университета «ЛЭТИ» разработал специфическое покрытие из углеродных нанотрубок на поверхности минерала фторида бария.

Фтористый барий – бариевая соль плавиковой кислоты – обладает особыми уникальными свойствам – прозрачностью для разных диапазонов света, от ультрафиолетового излучения до ближнего инфракрасного. Благодаря этому, из крупных монокристаллов фторида бария изготавливают линзы и призмы для инфракрасной оптики и лазеров.

Исследователи предложили нанести на поверхность кристалла фторида бария вертикально «стоящие» углеродные нанотрубки.

«После внедрения углеродных нанотрубок методом лазерно-ориентированного осаждения на поверхность фторида бария, происходит резкое изменение его свойств. В частности, такой новый материал (BaF₂+УНТ) становится более прозрачным для ближнего ультрафиолетового излучения (в диапазоне длин волн от 280 до 380 нм). Повысились его гидрофобные качества – материал стал менее подвержен загрязнениям, а также быстрее высыхает. Более того, внедрение нанотрубок увеличило твердость фторида бария на 10%. Объяснением полученных результатов может служить образование ковалентной связи между веществами», – рассказал один из соавторов разработки научный сотрудник НИЛ «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Дмитрий Квашнин.

По словам разработчиков, полученные результаты могут найти свое применение в области оптоэлектроники при разработке защитных покрытий для светочувствительных диодов, работающих в инфракрасном диапазоне спектра. Также новый материал может использоваться в качестве защитных элементов сложной оптоэлектроники от пыли.

Кроме этого, отмечают ученые, тонкие подложки фторида бария с нанотрубками могут использоваться в жидкокристаллических дисплеях (в качестве элементов для выравнивания диполей жидких кристаллов) для получения скоростного переключения или преобразования инфракрасного излучения за счет изменений, полученных после внедрения нанотрубок.

Научная группа планирует продолжать сотрудничество, меняя предложенным способом физико-химические свойства других минералов. Кроме этого, в настоящее время разработчики работают над оптимизацией жидкокристаллических матриц путем добавления в них нанотрубок различного состава.