Сотрудники кафедры физической химии химического факультета МГУ разработали состав тройной добавки из бария, хрома и лантана, меняющей свойства мелкокристаллического корунда. Даже небольшие количества этих элементов значительно повышают абразивную способность материала и прозрачность получаемой из него керамики. Результаты исследования помогут создавать новые материалы с высокими абразивными, люминесцентными и газодиффузионными характеристиками.

Работа опубликована в журнале Ceramics International.

Введение добавок (легирование) — прием, часто используемый химиками для улучшения материалов. Даже небольшие количества добавляемых компонентов могут существенно изменить свойства известного и хорошо изученного вещества. Примером является корунд — особая кристаллическая модификация оксида алюминия.

«Корунд и его легированные производные широко используются в высокотемпературной и люминесцентной керамике, — рассказал Валерий Крейсберг, к.х.н., с.н.с. химического факультета МГУ. — Благодаря высокой твердости корундовые материалы применяются как абразивы для механической обработки, но влияние допантов недостаточно изучено. В этой работе мы предприняли попытку посмотреть, как при помощи допирования можно улучшить их качества».

Авторы изучили, как меняются оптические, механические и газодиффузионные свойства корунда при одновременном добавлении хрома, лантана и бария. Выяснилось, что такой материал стал лучшим абразивом, чем чистый корунд. Также тройное допирование оказалось благоприятно для получения вещества с низким содержанием газово-жидких примесей.

«Метод, который мы развиваем в лаборатории, — это масс-спектрометрическое исследование содержания газово-жидких примесей, — пояснил Валерий Крейсберг. — Для этого мы ступенчато нагреваем измельченный материал и изучаем температурную зависимость выхода газов из твердых тел. Газодиффузионные свойства корунда практически не исследованы, а ведь именно они влияют на прозрачность получаемой керамики».

В будущих исследованиях авторы хотят выяснить, как допирование другими компонентами будет влиять на конечный материал. Сейчас они экспериментируют с добавлением марганца в разных формах и степенях окисления. Предполагается, что такое допирование поможет получению высокотемпературной прозрачной люминесцентной керамики, которая может заменить материалы, применяемые сейчас в источниках света.