Технология синтеза оксидных и халькогенидных нанопорошков для производства лазерной керамики
В ходе реализации данного проекта планируется разработать технологию лазерного комбинированного синтеза оксидных и халькогенидных наночастиц высокой дисперсности. При помощи реализации данного проекта возможно решить целый ряд актуальных проблем синтеза нанопорошкового материала. Во-первых, стоит отметить проблему синтеза нанопорошка с заранее заданным гранулометрическим составом. Необходимость контроля гранулометрического состава связана с его дальнейшим компактированием. Главная задача при компактировании - сохранение нанокристаллической структуры, предотвращение рекристаллизации и образования крупных пор, обеспечение равномерной плотности. Это требует подавления при спекании массопереноса из-за термоупругого последействия, зональной обособленности (зон разной плотности), объёмной усадки (мест разной межзёренной плотности) и при прессовании преодоления большого межзёренного трения. При компактировании нанокристаллических порошков необходимо учитывать их специфические свойства: значительную удельную поверхность и избыточную поверхностную энергию. Плотность упаковки возрастает при увеличении соотношения размеров тонкой и крупной фракции при их соответствующем оптимальном содержании 30 % к 70 %, что подтверждается практическими экспериментальными исследованиями. Таким образом, предлагаемый метод позволит синтезировать наноматериалы с необходимым составом фракции без необходимости дальнейшего дробления, либо фракционирования материалов.
Помимо этого, лазерный синтез позволит синтезировать высокочистые материалы, которые не будут загрязнены посторонними примесями, что становится возможным за счет того, что при обработке материалов нет необходимости «запуска» процесса абляции при помощи химических реакций.
Также в ходе реализации проекта будет разработана технологическая оснастка для синтеза нанопорошка, которая позволит осуществлять его одновременный сбор, что решит проблему его дальнейшей транспортировки, отпадает необходимость этапа сушки порошка, если синтез проводился в жидкой среде, нет необходимости в сборе порошка непосредственно с поверхности материала, что также будет способствовать сильному загрязнению и длительному взаимодействию синтезированных материалов со средой атмосферного воздуха. Разрабатываемая оснастка позволит реализовывать синтез с любым высокоинтенсивным источником лазерного излучения, что становится принципиально возможным при помощи разработки модульной переносной оснастки.
