Разработка технологии получения поликристаллических материалов в среде термической плазмы

Для создания новых люминесцентных керамических материалов перспективным, в силу своих особенностей, может быть адаптированный метод высокотемпературного синтеза оксидных материалов в среде термической плазмы. В процессе синтеза данным методом материал подвергается высокоэнергетическому воздействию, значительно ускоряющему процессы взаимодействия тугоплавких компонентов в смеси. В отличие от известных методов радиационного синтеза (требуется источники радиации высокой мощности), мгновенное спекание (требуется наличие дополнительной оснастки в частности высокотемпературные печи) и др., плавление материалов в среде плазмы делает возможным их высокоскоростной нагрев (до 2500 ºС/мин), что позволяет сократить продолжительность синтеза до десятков секунд, сохранить чистоту материала, а также обеспечить структуру синтезированных материалов с высокой концентрацией дефектов. Перечисленные особенности являются необходимым условием для получения качественных, конкурентоспособных изделий с комплексом высоких оптических и упруго-пластических и люминесцентных свойств. При разработке новых технологий получения люминесцентных материалов важным этапом является выбор матрицы (с англ. host material). Необходимо учитывать физико-химические и оптико-люминесцентные свойства, и устойчивость матричного материала при различных эксплуатационных воздействиях. На сегодняшний день, одним из перспективных соединений, на базе которого можно создавать различные люминесцентные материалы является алюмомагниевая шпинель (АМШ, MgAl2O4). Она обладает высокой химической и радиационной стойкостью, хорошими механическими, оптическими и тепловыми свойствами. Путём введения активаторов (оксидов переходных металлов – ПМ, Cr3+, Mn2+) в широком диапазоне концентраций собственные излучательные характеристики АМШ возможно корректировать. Корректируя технологические параметры синтеза в ней возможно создавать необходимые центры свечения. Основные люминесцентные характеристики поликристаллических материалов определяют процессы безызлучательной передачи энергии между ионами-активаторами, между матрицей и активатором, а также процессы релаксации возбужденного состояния. Настоящий проект соответствует направлению Н1 Стратегии НТР РФ «Переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта». Таким образом, целью проекта является разработка научно-технических основ синтеза поликристаллических материалов на основе алюмомагниевой шпинели, активированной оксидами переходных металлов методом термической плазмы; установление закономерностей влияния концентрации ионов-активаторов; определение способов повышения спектрально-кинетических и энергетических характеристик свечения керамик на основе алюмомагниевой шпинели.