Сотрудники молодежной лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли МГТУ им. Баумана разработали простой и доступный метод получения порошка гексаборида лантана. Данный материал применяется при изготовлении катодов для электронных микроскопов, двигателей космических аппаратов, лазеров и высокомощных электронных устройств. Для синтеза борида редкоземельного металла политехники впервые предложили использовать дуговой реактор, не требующий вакуума. В сравнении с существующими технологиями, этот способ значительно экономичнее, быстрее и потребляет меньше энергии.
Исследование финансировалось грантом Российского научного фонда (№ 25-29-00222). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Ceramics International (Q1, IF: 5,6).
Гексаборид лантана обладает высокой температурой плавления, твердостью, механической прочностью и термической стабильностью. Благодаря этим свойствам, он представляет интерес для использования в качестве материала для различных оптических и диэлектрических устройств.
Гексаборид лантана обычно синтезируют с использованием искрового плазменного спекания, осаждения из паровой фазы и других процессов. Тем не менее, эти методы отличаются технологической сложностью и высоким потреблением энергии, поскольку требуют наличия специализированного оборудования для создания инертной атмосферы. В настоящее время промышленное производство гексаборида лантана в России не налажено.
Синтез гексаборида лантана из оксида лантана и аморфного бора провели ученые Томского политеха. Процесс осуществлялся в безвакуумном дуговом реакторе, где графитовые электроды генерировали дуговой разряд. Газовая среда, состоящая из оксидов углерода, окружала разряд, предотвращая окисление синтезируемого вещества. В ходе эксперимента исследователи контролировали силу тока и продолжительность дугового разряда. После каждого этапа полученный порошок анализировали с помощью рентгеновской дифракции, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, а также рамановской спектроскопии. Также была проведена оценка термостойкости порошка.
«Серия проведенных экспериментов позволила определить оптимальный режим работы дугового реактора, обеспечивший синтез гексаборида лантана с чистотой до 97%. Дальнейший анализ полученного порошка выявил его устойчивость к окислению при нагревании до 1000 °C, что свидетельствует о его высокой термостойкости. Процесс синтеза не требует значительного количества оборудования, осуществляется в один этап и занимает значительно меньше времени по сравнению с альтернативными методами, поскольку исключает необходимость в дополнительных процедурах очистки порошка от примесей. Это является ключевым фактором для дальнейшего расширения производства», — отмечает руководитель исследования, младший научный сотрудник лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ Арина Свинухова.
Информация поступила из пресс-службы Томского политехнического университета