| Название НИОКТР |
Лазерная нанокерамика на основе композиционных материалов MgO-RE2O3, легированных ионами Tm, Ho и Er
|
| Аннотация |
В последнее время достигнут значительный прогресс в разработке композиционных керамик для использования в качестве материалов инфракрасной проходной оптики. За счёт уменьшения размера зёрен до уровня ~ 100 нм были получены двухфазные керамики MgO-Y2O3 и MgO-Gd2O3 с пропусканием в диапазоне длин волн 2-6 мкм на уровне монокристаллов оксидов редкоземельных элементов. При этом уменьшение среднего размера зёрен определило улучшение механических характеристик этих материалов, а добавка MgO – увеличение теплопроводности.
Такие преимущества композиционных материалов определили интерес к изготовлению на их основе активных лазерных сред при легировании ионами редкоземельных элементов. Работе в этом направлении был посвящен текущий Проект 2022 года. При реализации плана исследований были достигнуты следующие результаты:
- разработана методика получения нанодисперсных порошков MgO-RE2O3 (RE = Y,Sc,Lu,Gd) легированных ионами Tm,Ho и Er методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) с использованием нитратов металлов в качестве окислителя и глицина в качестве топлива;
- разработана технология деагломерации синтезированных порошков до уровня размеров агломератов 100-200 нм; установлено, что наиболее перспективным для создания лазерных сред является композиционная матрица MgO-Y2O3 с добавкой оксида гольмия;
- развита уникальная методика исследования микроструктуры композиционных ИК-прозрачных керамик, основанная на многоуровневом исследовании методами растровой электронной микроскопии, инфракрасной микроскопии и анализе потерь на светорассеяние, благодаря чему оптимизированы условия горячего прессования керамик и достигнут рекордный уровень пропускания в ближней инфракрасной области керамики MgO-Ho:Y2O3;
- обнаружено существование интенсивной апконверсионной люминесценции в керамиках MgO-RE2O3 (RE = Y,Sc,Lu,Gd) легированных ионами Tm,Ho и Er, что, наряду с высокими механическими и теплофизическими свойствами, делает исследуемые материалы перспективными средами для изготовления визуализаторов лазерного ИК-излучения.
Последний результат является очень важным с прикладной точки зрения и представляет интерес для ряда профильных организаций. На сегодняшний день, в зависимости от решаемых задач апконверсионный люминофор может быть изготовлен в разном исполнении. Обычно, для изготовления визуализаторов используются компакты порошков люминофора или карточки с наклеенным порошком. Предел разрушения таких изделий при действии лезерного излучения обычно невысок, порядка 300 Вт/cм² при работе в непрерывном режиме, либо при энергии импульсов более 1 Дж/cм². Визуализатор также может быть изготовлен в виде керамического диска в оправе. Тем не менее, из-за остаточной пористости и неоптимального зёренного состава керамические матрицы обладают низкой прочностью и не позволяют существенно повысить пороги разрушения визуализатора. Композиционная матрица одновременно обладает сильнорассеивающей микроструктурой, что обеспечивает хорошую визуализацию излучения и обладает плотной наноразмерной структурой, что определяет высокую механическую прочность. По предварительным оценкам порог лазерного пробоя композиционной керамики составляет более 4 кВт/см2 при действии непрерывного лазерного излучения на длине волны ~ 1 мкм и импульсов с пиковой мощностью до 8,5 МВт/см2 лазера 1,94 мкм.
Очевидно, что целевые свойства предполагаемых визуализаторов (спектр люминесценции и порог лазерного пробоя) будут определяться макросоставом керамики и условиями его получения в связи с чем, развитие данной тематики требует решения целого ряда как технологических, так и научных задач.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
12000.0
|
| Дата начала |
2025-09-11
|
| Дата окончания |
2027-06-30
|
| Номер контракта |
22-73-10084-П
|
| Дата контракта |
2025-09-11
|
| Количество отчетов |
2
|
| УДК |
666.3/.7
|
| Количество просмотров |
1
|
| Руководитель работы |
Пермин Дмитрий Алексеевич
|
| Руководитель организации |
Грязнов Михаил Юрьевич
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2026-02-02 09:55:23 UTC, 2026-02-02 09:55:23 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области химических наук
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
оксид гольмия; оксид тулия; оксид эрбия; оксиды редкоземельных металлов; оксид магния; Нанокерамика
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
61.35.29 - Керамика
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Неорганическая и ядерная химия
|
| Приоритеты научно-технического развития |
б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;
|
| Регистрационные номера |
—
|
