28. Д.А. Пермин. ИК-прозрачные керамические КМ на основе оксидов магния и редкоземельных элементов

Описание: 6 апреля 2023 г. состоялось 28-е заседание научного семинара "КОМПОЗИТЫ: технологии создания, исследование и оптимизация свойств, моделирование, применение".
Доклад "ИК-прозрачные композиционные материалы на основе оксидов магния и редкоземельных элементов" сделали
Д.А. Пермин, к.х.н., зав. лабораторией оптических керамических материалов ННГУ имени Н.И. Лобачевского (Нижний Новгород),
Беляев А.В.2, Кошкин В.А.1,2, Болдин М.С.1, Балабанов С.С.2, Егоров С.В.3
1 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
2 Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН
3 Институт прикладной физики РАН
Аннотация
Керамические оптические материалы (MgAl2O4, AlON, MgF2) выгодно отличаются от своих монокристаллических аналогов более высокими механическими свойствами и технологической гибкостью процесса их производства, что определило широкий интерес к развитию методов их получения и использованию в современном приборостроении.
Тем не менее, развитие оптической техники формирует новые требования к материалам для улучшения эксплуатационных характеристик в условиях экстремальных температурных режимов и интенсивных нагрузок. Повышаются требования к механической прочности, устойчивости к термическому удару при сохранении низкой собственной излучательной способности и специфическом спектре пропускания.
Возможный прогресс в данном направлении может быть связан с использованием композиционных керамик оксид магния – оксид редкоземельного элемента, в первую очередь MgO-Y2O3. Для минимизации оптических потерь на рассеяние двухфазные материалы должны обладать рядом особых свойств, в частности, средний размер зёрен композита должен быть значительно меньше длины волны падающего света, для композита MgO-Y2O3 средние размеры зёрен необходимо лимитировать на уровне менее λ/20.
В докладе будут рассмотрены особенности микроструктуры композитов MgO-RE2O3 (RE = Y, Gd, Sc, Lu), обобщён наш опыт по изготовлению ИК-прозрачных композитов методами горячего прессования, высокоскоростного электроимпульсного спекания и микроволнового спекания, приведено сравнение основных оптических, механических и теплофизических свойств композитов с монофазными ИК-материалами.

1. Permin D.A. et al. IR-transparent MgO-Gd2O3 composite ceramics produced by self-propagating high-temperature synthesis and spark plasma sintering. J Adv Ceram 10, 237–246 (2021).
2. Permin D.A. et al. IR-transparent MgO-Y2O3 ceramics by self-propagating high-temperature synthesis and spark plasma sintering, Ceramics International, 46, 15786-15792 (2020)
3. D.A. Permin, Microwave sintering of IR-transparent Y2O3–MgO composite ceramics, Ceramics International, 49, 7236-7244 (2023)