Новости отрасли

Ученые Института химии высокочистых веществ (ИХВВ) РАН совместно с коллегами из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали и исследовали особый тип стеклокристаллических материалов для инфракрасной оптики на основе халькогенидных стекол. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.
"В эпоху развития тепловизионных систем, приборов ночного видения и космического мониторинга остро стоит задача создания прочных и долговечных материалов для инфракрасной оптики. Простыми словами, это линзы и стекла, которые "видят" тепло. Они позволяют разглядеть человека или животное в полной темноте, найти утечку газа на заводе или определить перегрев проводов в стене. Проблема в том, что такие линзы сегодня делают из селенида цинка и германия. Эти материалы хорошо пропускают тепловые лучи, но очень хрупкие. В экстремальных условиях - от вибраций, резких перепадов температуры или даже от обычной пыли, которая царапает поверхность - оптика мутнеет и выходит из строя", - сообщили в министерстве.
Исследователи из Перми предложили использовать для инфракрасной оптики халькогенидные стекла. В своем изначальном виде они не лучше селенида цинка и германия - точно так же царапаются, трескаются и мутнеют. Однако в отличие от аналогов, структура которых застывает при производстве и не поддается изменению, это стекло можно дорабатывать. Например, выращивать внутри него микроскопические кристаллы, которые способны сделать материал прочным и при этом сохранить прозрачность для тепловых лучей. Раньше считалось, что, если вырастить в стекле много кристаллов, оно перестанет пропускать излучение. До сих пор исследователи не могли точно найти баланс, при котором кристаллов достаточно для прочности, но при этом оптика остается прозрачной. Пермские же ученые решили попробовать добавить в халькогенидное стекло иодид цезия.
"Мы взяли за основу стекло из галлия, германия и селена и вырастили внутри него микроскопические кристаллы селенида галлия. Они работают как арматура в бетоне - не дают трещинам распространяться. Уникальность в том, что объемная доля таких кристаллов достигает более 50%, а сам процесс не требует длительного отжига. Управлять их количеством помогает добавка иодида цезия: он прозрачен в инфракрасном диапазоне и контролирует кристаллизацию. Большая доля кристаллов улучшает механические свойства, но пока они довольно крупные - порядка 1-5 мкм. Следующая задача - уменьшить их размер для улучшения оптических характеристик", - рассказал младший научный сотрудник ИХВВ РАН Роман Благин.
Серия испытаний
Для оценки свойств ученые провели серию испытаний, синтезировав и исследовав 11 составов стеклокерамики с разным содержанием иодида цезия: от 0 до 26,7%. Каждый образец многократно тестировали, чтобы исключить случайные ошибки.
По словам кандидата технических наук, доцента кафедры "Общая физика" ПНИПУ Максима Булатова, новый материал оказался в 2,5 раза тверже селенида цинка - основного материала для инфракрасной оптики. Его устойчивость к растрескиванию в полтора раза выше, чем у обычных халькогенидных стекол. "При этом материал имеет сниженный на 20-25% относительно стекол коэффициент температурного расширения, что уменьшает вероятность растрескивания при температурных перепадах", - рассказал Булатов.
В Минобрнауки отмечают, что разработанный материал открывает перспективы для создания механически прочной и технологичной инфракрасной оптики. Новая стеклокерамика пригодна для изготовления линз, устойчивых к вибрациям, термическим нагрузкам и абразивному износу, что позволит повысить надежность тепловизионных систем в аварийно-спасательных операциях, увеличить ресурс спутниковой аппаратуры и обеспечить стабильную работу приборов ночного видения в экстремальных условиях.
Исследование выполнено при финансовой поддержке национального проекта "Наука и университеты" в рамках созданной лаборатории "Высокочистые халькогенидные стекла для фотоники среднего ИК-диапазона".
Источник: ТАСС