Ученые ТПУ в реальном времени проследили формирование алюминатов кальция для люминофоров

Коллектив исследователей Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами впервые в режиме реального времени проследил процесс образования алюминатов кальция — материалов, необходимых для производства люминесцентных систем. Эксперименты позволили зафиксировать точные температурные «окна» зарождения фаз и оценить влияние размера частиц добавок на микроструктуру образцов. Результаты помогут снизить энергозатраты на производство и повысить однородность материалов, сообщили CNews в ТПУ.

Детали эксперимента и методология

Ученые Томского политеха совместно с коллегами провели исследования и проследили, как образуются соединения алюминатов кальция в трех разных системах на основе гидроксида кальция и трех различных алюминиевых добавок — наноразмерных порошков алюминия, микроразмерных порошков алюминия, а также микроразмерных порошков оксида алюминия. Исследования поддержаны Министерством науки и высшего образования (проект FEWM 2024–0004). Результаты работы опубликованы в журнале Journal of the European Ceramic Society (Q1, IF: 6,2).

«В отличие от аналогичных исследований, в которых сравниваются результаты теоретических и экспериментальных данных, мы смогли проследить процесс фазового превращения в режиме реального времени. Для этого мы нагревали все образцы до 1 350 ℃ и наблюдали превращения с помощью рентгеновской дифракции на синхротронном источнике. Это позволило нам зафиксировать точные "окна" времени и температуры зарождения каждой фазы, увидеть промежуточные стадии фаз, которые невозможно уловить при анализе постфактум, и сравнить динамику образования фаз с разными добавками», — рассказал один из авторов, профессор отделения химической инженерии ТПУ Андрей Мостовщиков.

Влияние размера частиц на свойства

Дополнительно ученые изучили микроструктуру образцов с помощью сканирующей электронной микроскопии. Политехники смотрели, как размер частиц алюминия влияет на механические и светотехнические свойства готовых образцов. Результаты показали, что образцы алюминатов с нанопорошком алюминия начинают формироваться при температуре от 1 150 ℃ и завершают образовываться к 1 330 ℃. При этом наночастицы алюминия равномерно распределяются по всему объему образца, что стимулирует последовательное формирование нужных фаз.

Алюминаты из микропорошков алюминия начинают образовываться при температуре от 1 150 ℃. Процесс их образования изучен недостаточно из-за сложности самого синтеза. Алюминаты кальция широко применяются в металлообработке, строительстве, а также в качестве матриц люминофоров при производстве люминесцентных материалов.

ПО ТЕМЕ: Карта с возвратом до 30% за покупки техники — бесплатно
Карта с кешбэком до 10% на электронику — бесплатная доставка

Перспективы снижения энергозатрат

Экспериментальные исследования ученых позволили зафиксировать точные температурные «окна» зарождения фаз материала и отследить, как размер частиц добавок влияет на микроструктуру и свойства готовых образцов. Результаты в будущем помогут снизить энергозатраты на производство материала и повысить их однородность. Точное знание температурных режимов формирования фаз позволит оптимизировать технологический процесс и избежать избыточного нагрева.

Контекст с данными рынка

• Биткоин: $62391 (24ч: -7.2%)
• Ethereum: $1739.59 (24ч: -7.7%)