Уникальная разработка ученых ТПУ для современной электронной промышленности
Команда молодых исследователей из лаборатории перспективных материалов энергетического направления Томского политехнического университета открыла эффективный и экономичный способ получения порошка гексаборида лантана. Этот материал необходим для создания катодов электронных микроскопов, компонентов ракетных двигателей, лазерных установок и других высокотехнологичных приборов. Политехники впервые применили для его синтеза безвакуумный дуговой реактор, что позволило существенно удешевить и упростить процесс получения столь ценного соединения.
Исследование стало возможным благодаря поддержке Российского научного фонда. Итоги работы подтверждают важность инновационных решений, которые разрабатываются в российских университетах для развития приоритетных отраслей отечественной промышленности и науки.
Преимущества нового метода синтеза гексаборида лантана
Гексаборид лантана выделяется своим высоким пределом температурной стойкости, большой механической прочностью и устойчивостью к термическому воздействию. Именно сочетание этих характеристик обеспечивает ему рост востребованности в сфере оптоэлектроники, при изготовлении современной измерительной и вычислительной техники.
Ранее синтез столь сложных материалов выполнялся с применением энергоемких и дорогостоящих процессов, таких как искровое плазменное спекание или осаждение из паровой фазы. Требовалось сложное оборудование, создающее инертные условия, а само производство было трудоемким и малодоступным. Сегодня промышленное получение гексаборида лантана на территории России не развито, что сдерживает внедрение и освоение новых технологий.
Инновационный подход учёных ТПУ и методика экспериментов
Учёные Томского политеха предложили получать гексаборид лантана из аморфного бора и оксида лантана с помощью специально сконструированного реактора. Без воздуха, но и без сложной вакуумной техники, дуговой разряд между графитовыми электродами порождал особую газовую среду из оксидов углерода, которая эффективно защищала материал от окисления. Регулируя параметры – ток и длительность разряда, исследователи добивались оптимальных свойств конечного продукта.
На каждом этапе проведённые опыты сопровождались комплексом аналитических исследований: рентгеновская дифракция, электронная микроскопия разных типов, а также рамановская спектроскопия помогли внимательно отслеживать качество и структуру образующегося порошка. Материал дополнительно тестировался на термостойкость: устойчивость к окислению при температурах выше 1000 °C открывает новые перспективы для его практического применения.
Результаты работы и перспективы масштабирования
Руководитель проекта Арина Свинухова отмечает: «Серия экспериментов помогла добиться высокого качества нашего продукта: чистота гексаборида лантана достигла 97%, что является отличным показателем для промышленных нужд. Технология проста, не требует многоступенчатых стадий очистки и специального оборудования, а вся процедура занимает на порядок меньше времени, нежели традиционные методы. Такой подход может быть масштабирован и внедрён для серийного производства в России». Успешная реализация данного метода способна не только закрыть потребности российского рынка в этом стратегическом материале, но и создать базу для экспорта отечественной продукции.
Вклад ТПУ в развитие отечественной науки и технологий
Открытие молодых учёных Томского политехнического университета под руководством Арины Свинуховой — яркий пример того, как современные исследования и скоординированная поддержка со стороны Российского научного фонда позволяют стране выходить на передовые позиции в критически важных областях химии и материаловедения. Инновационный путь ТПУ в создании нового способа получения гексаборида лантана способствует укреплению научного потенциала России и содействует формированию высокотехнологичных отраслей будущего.
Информация подготовлена пресс-службой Томского политехнического университета.
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
