دانشمندان دانشگاه پلی تکنیک پرم به همراه همکارانش از موسسه شیمی مواد با خلوص بالا آکادمی علوم روسیه، ماده کریستالی شیشه ای جدیدی را برای اپتیک مادون قرمز ایجاد کرده اند. 2.5 برابر سخت تر و 1.5 برابر در برابر ترک خوردگی مقاوم تر از آنالوگ های مورد استفاده امروزی است. روزنامه گازتا.رو در این باره از سوی سرویس مطبوعاتی این موسسه آموزشی مطلع شده است.
اپتیک مادون قرمز اساس دوربین های حرارتی، دستگاه های دید در شب و تلسکوپ های فضایی است. چنین دستگاه هایی نه نور، بلکه تابش گرما را “می بینند”. با کمک آنها، امدادگران افراد را زیر آوار پیدا می کنند، پزشکان عفونت را تشخیص می دهند، کارکنان انرژی نشت گاز را تشخیص می دهند، و ماهواره ها آتش سوزی های جنگلی را ثبت می کنند و سیارک ها را ردیابی می کنند.
امروزه، لنزهای مادون قرمز از روی و سلنید ژرمانیوم ساخته می شوند. این مواد پرتوهای گرما را به خوبی منتقل می کنند اما بسیار شکننده هستند. لرزش ها، تغییرات دما و حتی گرد و غبار منجر به ریزترک و پوسته پوسته شدن می شود. ژرمانیوم نیز هنگام گرم شدن شفافیت خود را از دست می دهد.
عینک های کالکوژنید یک جایگزین در نظر گرفته می شدند، اما در شکل خالص آنها نیز به اندازه کافی قوی نبودند. مزیت شیشه این است که ساختار آن را می توان تغییر داد – به عنوان مثال، میکروکریستال ها را می توان در داخل تشکیل داد و مواد را تقویت کرد.
محققان روسی با افزودن یدید سزیم، سرامیک های شیشه ای بر پایه شیشه کالکوژنید (گالیوم-ژرمانیوم-سلنیوم) ساختند. میکروکریستالهای سلنید گالیم در داخل ماده تشکیل میشوند و به عنوان یک شبکه تقویتکننده عمل میکنند.
رومن بلاگین، محقق جوان در موسسه فیزیک شیمی آکادمی روسیه توضیح می دهد: “ما به کسر حجمی کریستالی بیش از 50 درصد دست یافتیم. آنها مانند آرماتورهای فولادی در بتن از گسترش ترک ها جلوگیری می کنند. در عین حال، یدید سزیم در محدوده مادون قرمز شفاف باقی می ماند و به کنترل فرآیند تبلور کمک می کند.”
در مجموع، دانشمندان 11 آماده سازی با محتوای افزودنی مختلف – از 0 تا 26.7٪ – سنتز کرده اند. نمونه ها از نظر ریزسختی (روش ویکرز)، مقاومت به ترک، مقاومت به سایش و همچنین آنالیز ساختاری با پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی مورد آزمایش قرار گرفتند.
به گفته ماکسیم بولاتوف، دانشیار گروه فیزیک عمومی در PNRPU، ترکیب بهینه ریزسختی حدود 18.8 مگاپاسکال – 2.5 برابر بیشتر از سلنید روی را نشان می دهد. مقاومت در برابر ترک به 0.76 MPa m¹/² می رسد که 50 درصد بیشتر از شیشه کالکوژنید سنتی است. علاوه بر این، ضریب انبساط حرارتی 20-25٪ کمتر است، که خطر آسیب ناشی از تغییرات دما را کاهش می دهد.
مواد توسعه یافته نویدبخش تولید لنزهایی است که در برابر لرزش، گرما و سایش مقاوم هستند. این می تواند قابلیت اطمینان دوربین های حرارتی را در عملیات نجات افزایش دهد، عمر تجهیزات فضایی را افزایش دهد و عملکرد پایدار تجهیزات دید در شب را در شرایط سخت تضمین کند.