3 сентября 2024
Сотрудники кафедры физической химии Химического факультета МГУ разработали состав тройной добавки из бария, хрома и лантана, меняющей свойства мелкокристаллического корунда. Даже небольшие количества добавок значительно повышают его абразивную способность и прозрачность получаемой из него керамики. Полученные результаты помогут создавать новые материалы с высокими абразивными, люминесцентными и газодиффузионными характеристиками. Работа опубликована в журнале Ceramics International.
Введение добавок – 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 с.н.с. химического факультета МГУ к.х.н. Валерий Крейсберг. – А благодаря высокой твердости корундовые материалы применяются как абразивы для механической обработки. Но влияние допантов на некоторые важные свойства корунда недостаточно изучено. В этой работе мы предприняли попытку посмотреть, как при помощи допирования можно улучшить эти качества".
Авторы изучили, как меняются оптические, механические и газодиффузионные свойства корунда при одновременном добавлении хрома, лантана и бария. Выяснилось, что полученный 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 до высоких значений температуры и изучаем температурную зависимость выхода газов из твердых тел. Газодиффузионные свойства корунда практически не изучены. А 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 допирование марганцем поможет получению высокотемпературной прозрачной люминесцентной керамики, которая может заменить материалы, применяемые сейчас в источниках света.
Ссылка на статью:
Valery A. Kreisberg, Yurii D. Ivakin, Marina N. Danchevskaya, George P. Panasyuk
Ceramics International Volume 48, Issue 3, 1 February 2022, Pages 3224-3235
На фото: соавторы работы Валерий Крейсберг и Юрий Ивакин
Автор фото: Юлия Чернова/пресс-служба химического факультета МГУ