Новости отрасли

    Российские ученые нашли простой и экологичный способ синтеза алюминатов кальция из мрамора, мела и известняка. Эти вещества светятся ярко-красным и могут применяться в дорожной разметке, аварийном освещении, маркировке и указателях. По традиционной технологии для синтеза алюминатов кальция нужны чистые, редкие и дорогие компоненты, такие как европий и диспрозий. Это делает их производство сложным и затратным.
    В Томском Политехе научились делать светящиеся алюминаты из дешевых природных материалов, легируя их ионами марганца. При этом яркость и оттенок свечения готового продукта можно предсказывать и настраивать в процессе изготовления, сообщили в пресс-службе вуза. Новый подход позволяет изготавливать ярко-красные светящиеся образцы без использования дорогих реагентов.
    Алюминаты кальция — популярные и хорошо изученные фосфорные матрицы, которые обладают высокой эффективностью люминесценции и устойчивостью к внешним воздействиям. Фосфоры на их основе широко применяются в дорожной разметке, производстве систем аварийного освещения, системах маркировки и указателей безопасности. Получают алюминаты кальция с использованием чистых, редких и дорогих элементов, например, европия и диспрозия. Это усложняет производство и делает его дорогим.
    Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами предложили новый способ синтеза алюминатов кальция для получения ярких красных фосфоров. В основе такого алюмината лежит соединение гроссита, активированного ионами марганца. В качестве источника кальция политехники взяли не химически чистые реагенты, а природные минералы — мрамор, мел, известняк и доломит. В роли активатора люминесценции выступил недорогой оксид марганца и борная кислота.
    При дневном свете готовые образцы материала выглядят коричневатыми, а под ультрафиолетом светятся ярко-красным.
    «Предложенная нами технология сочетает простоту, экологичность и экономическую выгоду. Ее главное преимущество в том, что для синтеза готового образца не нужны дорогие компоненты, достаточно использовать известное природное сырье. При этом мы точно можем настраивать и управлять свойствами готовых образцов: зная, какие примеси и в каком количестве есть в природном сырье мы можем настраивать и предсказывать яркость и оттенок свечения», — отметил один из авторов исследования, профессор отделения химической инженерии ТПУ Андрей Мостовщиков.
    Ученые проанализировали фазовый состав, морфологию и фотолюминесцентные свойства готовых образцов. Результаты исследования показали, что все полученные образцы светятся красным светом с максимумом около 654 нм, это диапазон, который хорошо воспринимается человеческим глазом. При этом яркость образца зависит от типа сырья и примесей в его составе. Так, примеси железа значительно «оттягивают» энергию и тем самым снижают яркость образцов, а примеси магния помогают компенсировать заряд в структуре материала и повышают эффективность свечения.
    Самым перспективным природным источником кальция для создания светящихся материалов ученые называют мрамор: благодаря структурной однородности и содержанию магния в составе мрамор дает самое сильное свечение. В будущем технологию ученых можно будет применять для создания светоактивных индикаторов, указателей безопасности и аварийных светильников, где важны долговечность, устойчивость к внешним воздействиям и невысокая стоимость.
    В исследовании принимали участие ученые отделения химической инженерии и отделения геологии Инженерной школы природных ресурсов и отдела контроля и диагностики Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Томского политеха, а также ТГАСУ.
    Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Ceramics International.
    Источник: Наука РФ