Научные достижения химического факультета
Химики МГУ сделали корунд тверже,
а корундовую керамику прозрачнее
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
Influence of mono- and triple (Cr–La–Ba) doping on the mechanical, optical and gas diffusion properties of corundum
Ceramics International Volume 48, Issue 3, 1 February 2022, Pages 3224-3235
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.10.096
На фото: соавторы работы Валерий Крейсберг и Юрий Ивакин
Автор фото: Юлия Чернова/пресс-служба химического факультета МГУ
