Разработка физико-химических принципов получения особо чистых композитных материалов на основе халькогенидных стекол для оптики среднего ИК диапазона

Проект направлен на разработку физико-химических принципов получения особо чистых композитных материалов на основе халькогенидных стекол, обладающих высокой оптической прозрачностью в спектральном диапазоне 8-14 мкм. Объектами исследования являются стекла Ge28Sb12Se60, GexGaySe100-x-y и GaxSbySe100-x-y, где x+y варьируется от 25 до 45 ат.%. В качестве наполнителей планируется использовать селенид цинка, селениды редкоземельных элементов и алмазные порошки. Содержание наполнителей будет составлять от 0.1 до нескольких единиц мол.%. Такие материалы перспективны для применения в качестве оптических элементов приборов ночного видения для военных и гражданских применений, систем наведения на стационарные и движущиеся цели, систем безопасности летательных аппаратов, в анализаторах атмосферных загрязнений для мониторинга состояния окружающей среды, медицинского оборудования и др. Основными требованиями, предъявляемыми к этим материалам, являются высокая прозрачность в области 8-14 мкм и устойчивость к механическим воздействиям. Оптическая прозрачность в широком спектральном диапазоне будет обеспечиваться за счет поиска оптимальных составов стекол матрицы на основании комплексного исследования свойств и оптимизации содержания, химического и дисперсного состава компонентов-наполнителей. Высокая прозрачность в диапазонах 4-6 и 8-14 мкм будет достигнута за счет существенного снижения содержания примесей кислорода и водорода в композитных материалах при использовании новых подходов к их синтезу. Эти подходы включают загрузку германия в реактор в форме моноселенида германия; загрузку галлия методом селективных химических транспортных реакций; термическую обработку халькогенидов РЗЭ в парах селена; дистилляционную очистку сурьмы и цинка, совмещенную с их загрузкой в реактор синтеза стекла. Устойчивость к механическим воздействиям будет обеспечиваться за счет оптимизации процессов контролируемой кристаллизации наполнителя в матрице стекла. Для этого будет исследована микро- и нанокристаллизация халькогенидных стекол и композитов на их основе методами дифференциально-сканирующей калориметрии, рентгенофазового анализа, оптической микроскопии (размеры кристаллов 1-100 мкм) и 3D лазерной ультрамикроскопии (размер кристаллов 0.06 – 1 мкм). Будут определены закономерности зародышеобразования, скорости роста кристаллов и энергетические параметры кристаллизации. Полученные в ходе выполнения Проекта результаты расширят фундаментальные знания о стеклообразовании в неоксидных системах; дополнят научные представления о закономерностях влияния состава матрицы стекла, химической природы, концентрации и дисперсного состава наполнителя на свойства оптических композитных материалов; расширят потенциальные области практического применения композитных стеклокерамических материалов на основе халькогенидных стекол в оптике ближнего и среднего ИК диапазонов.