Разработка ученых ДВФУ вошла в топ-10 научных открытий года по версии экспертов РНФ

Российский научный фонд (РНФ) по запросу делового издания «Ведомости» выбрал 10 главных научных результатов года в областях математики, истории, физики, генетики и биологии. В числе самых значимых разработок эксперты отметили проект молодых ученых Дальневосточного федерального университета. В результате трехлетних исследований коллектив создал уникальный двухфазный керамический люминофор – компонент, который позволит создать чрезвычайно мощные осветительные устройства на основе свето- и лазерных диодов.

В основе разработки команды научно-образовательного центра «Передовые керамические материалы», директором которой является кандидат технических наук, профессор Департамента промышленной безопасности Политехнического института Денис Косьянов, лежит усовершенствование базового принципа работы белых светодиодов. А точнее, разработка нового типа люминофоров – одного из двух главных компонентов светодиода, от характеристик которого зависят, например, цвет и интенсивность свечения.

«Для решения широкого спектра вопросов и задач современной фотоники требуется создание не только энергоэффективных, но и высокомощных сверхъярких белых светодиодов. Поэтому и возникла необходимость в создании новой формы люминофора, который обладал бы как высокими показателями светоотдачи и однородности цвета, так и теплопроводности и термической стойкости», – рассказал кандидат технических наук Денис Косьянов.

В рамках гранта Российского научного фонда специалистам ДВФУ предстояло воссоздать керамический люминофор, выявить оптимальный способ его производства, научиться управлять параметрами микроструктуры материала. Актуальной оставалась и задача поиска путей дополнительного повышения его термофизических свойств. Итоги работы в том числе отражены в статье, опубликованной в одном из наиболее авторитетных журналов по керамическому материаловедению «Journal of Advanced Ceramics».

Дальневосточные ученые добились существенных успехов и в производственном процессе. Запатентован новый подход в рамках керамических технологий создания подобных композитов – так называемое реакционное искровое плазменное спекание, которое позволяет получать материалы при значительно более низкой температуре и продолжительности процесса, чем классическое вакуумное спекание. Продолжительность цикла спекания сократилась в 15 раз. Быстрый, и в то же время относительно простой и экономически эффективный «одностадийный» подход позволил сформировать композиты с необходимой микроструктурой и плотностью.

Создание люминофора нового поколения открывает перед российскими промышленниками и учеными новые возможности по созданию беспрецедентно-мощных осветительных устройств на основе светодиодных и лазерных систем. Для данной концепции способность люминофора-конвертера выдерживать чрезвычайную мощность возбуждения и, следовательно, высокую тепловую нагрузку от источника возбуждения выступает критически важным условием, и здесь двухфазная керамика придется как раз к месту. Ведь если в случае использования светодиодов эффективная плотность входной мощности ограничена значением в 3 ватт на квадратный сантиметр, то для лазеров с кристаллами синего диапазона она составляет уже около 25 киловатт на квадратный сантиметр – разница превышает 8 тысяч раз.

Сейчас ученые ДВФУ заняты производством серий опытных образцов и макетов осветительных устройств на их основе. В дальнейшем планируется переход на этап опытно-конструкторских и технологических работ с привлечением индустриальных партнеров.

На протяжении большей части пути помощь дальневосточным ученым оказывали коллеги из Шанхайского института керамики, одного из ведущих мировых научно-исследовательских учреждений. Специалисты из КНР сделали весомый вклад в сравнительный анализ разрабатываемых люминофоров с известными мировыми аналогами.

Отметим, исследования в области новых технологий и материалов определены в ДВФУ как одни из приоритетных. Они ориентированы на решения принципиально новых научно-технологических задач, которые находятся на переднем крае современной науки.

Источник: Пресс-служба ДВФУ