текст
Ученые СПбГУ создали пластичные стекла для ИК‑оптики и гибкой электроники
Химики Санкт-Петербургского университета разработали гибкие полупроводниковые стекла, которые сравнимы по пластичности с алюминием. На основе новых материалов можно производить устойчивые к повреждению приборы ночного видения, гибкие медицинских сенсоры и запоминающие устройства.
Полупроводниковые стекла — это обычные стекла, в составе которых кислород заменен на серу, селен или теллур. Сегодня стеклообразные полупроводники используются для изготовления инфракрасной оптики (например, тепловизоров и очков ночного видения), гибкой электроники и энергонезависимых накопителей информации (по типу USB-флеш).
Полупроводниковые стекла довольно хрупкие, поэтому изделия из них легко повредить. Исследователи Университета нашли способ сделать материалы более пластичными и тем самым повысить прочность устройств на их основе.
Как рассказал почетный профессор СПбГУ заведующий кафедрой лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Юрий Тверьянович, изделия из полупроводниковых стекол часто ломаются из-за появления в них напряжений в процессе изготовления или использования. Например, температурные напряжения возникают при производстве инфракрасной оптики методом горячего прессования, механические — в устройствах энергонезависимой памяти просто во время перезаписи информации.
По словам Юрия Тверьяновича, напряжения постепенно ведут к деградации стеклянного полупроводника, но предотвратить их появление нельзя. Химики решили создать стекло, которое будет выдерживать напряжения в первые минуты воздействия, а затем постепенно снижать их величину, то есть релаксировать. Исследователи смогли повысить пластичность полупроводниковых стекол за счет добавления в их состав серебра.
«Благодаря этому стекла приобрели способность к релаксации напряжений: как термических, так и механических. И теперь они могут выдерживать сжатие, под действием которого обычное стекло разрушается, а также снижать его интенсивность в процессе релаксации», — отметил Юрий Тверьянович.
Химики СПбГУ проводят исследования в рамках гранта РНФ № 24−23−140 «Пластичные неорганические стекла». Сегодня у химиков СПбГУ есть два перспективных образца полупроводниковых стекол с разными химическими составами. Стекла с одним из них способны снижать приложенное к ним напряжение на три четверти. Их пластичность ученые проверили в Центре исследования экстремальных состояний материалов и конструкций Научного парка СПбГУ. Тестовый образец стекла исследователи зажимали на специальной установке между двумя твердыми пластинами, которые постепенно приближались друг к другу, а затем фиксировались. Специалисты измеряли силу, с которой на материал оказывалось давление, а также, насколько и за какое время оно уменьшалось. В результате полученное учеными полупроводниковое стекло в два раза уменьшило приложенное к нему напряжение всего за 20 минут.
Стеклянный полупроводник с другим составом получен учеными СПбГУ пока только в микроскопическом варианте: в виде пленки толщиной примерно один-два микрона. Его гибкость специалисты подтвердили с помощью нанотвердомера, предназначенного для работы с материалами малого размера.
«Это стекло получилось гибким настолько, что оно в буквальном смысле слова мнется. Оно сравнимо с алюминием и даже превосходит его», — рассказал Юрий Тверьянович.
По словам исследователя, химики СПбГУ предполагают, что повысить пластичность можно не только у полупроводниковых стекол, но и у самых обычных оксидных, то есть тех, из которых сделаны, например, банки и лампочки.
Научные исследования в области химии и материаловедения помогают в решении задач нацпроекта «Новые материалы и химия». Целью национального проекта является достижение технологической независимости, создание условий для формирования новых рынков и технологического лидерства в отраслях производства: химической и биотехнологической продукции, новых и перспективных материалов, редких и редкоземельных металлов.
Подробнее о том, как ученые СПбГУ создавали пластичные стекла, можно прочитать в новом номере журнала «Санкт-Петербургский университет» (№ 5, 2025 год).
Фото: fotostrana.ru
Технологии
Машины и Механизмы
Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
«Наждачная бумага» для глаз: эксперт Пироговского Университета о том, как смог вредит зрению
