Исследователи из Томского политеха совместно с коллегами из ТГАСУ и Томского научного центра СО РАН предложили быстрый способ синтеза многокомпонентной оксидной керамики, обладающей длительным послесвечением. Технология исключает необходимость использования дорогостоящих печей и строгих мер безопасности, характерных для традиционного производства, сообщили в пресс-службе ТПУ.
В основе разработки — использование потока дуговой плазмы, воздействующего на смесь исходных порошков. Такой подход позволил получить готовый керамический материал всего за одну минуту.
«Метод дуговой плазмы позволил быстро, за 60 секунд, в один этап получить многофазную люминесцентную керамику на основе оксидов алюминия, магния, стронция и цинка, легированных оксидом европия. Кроме того, метод обеспечивает необходимые восстановительные условия для стабилизации европия без использования внешней восстановительной атмосферы или постобработки», — пояснил суть эксперимента доцент отделения материаловедения Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Дамир Валиев
Полученный состав продемонстрировал интенсивное поглощение в ультрафиолетовой и синей областях спектра. Характерной особенностью материала стало увеличенное время затухания люминесценции при повышении концентрации активатора, что свидетельствует о формировании более глубоких ловушек для электронов. Именно эти ловушки отвечают за способность керамики накапливать энергию и затем медленно высвобождать ее в виде видимого свечения.
Для проверки пригодности материала к реальному использованию ученые приготовили пасту и нанесли ее методом трафаретной печати на подложки из нитрида алюминия. Образцы показали яркое и равномерное зеленое излучение при ультрафиолетовом возбуждении. Дополнительно с помощью лазерной гравировки на поверхность нанесли произвольный рисунок, что подтвердило возможность применения керамики для создания информационных табло, вывесок и защитных элементов.
«Синтез проводили с использованием установки, разработанной в ТГАСУ для плазменного плавления тугоплавких материалов. Образец помещали в графитовый тигель и подвергали воздействию потока плазмы в течение 60 секунд. В результате был получен объемный поликристаллический образец», — рассказал ведущий научный сотрудник учебно-научной лаборатории «Наноматериалы и нанотехнологии» ТГАСУ Валентин Шеховцов
Последующий анализ включал изучение фазового состава, спектров отражения и люминесценции полученной керамики. Результаты показали, что сверхбыстрый плазменный синтез позволяет сохранить неравновесные конфигурации дефектов, необходимые для настройки длительности послесвечения.
