В Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого Петра Великого разработана инновационная технология изготовления сферических заготовок из халькогенидных стекол, предназначенных для использования в инфракрасной оптике. Данное решение востребовано российскими компаниями, специализирующимися на выпуске тепловизионного оборудования, в частности, приборов ночного видения. Специалисты университета получили и протестировали опытный образец изделия, а также создали производственное оборудование. Реализация проекта получила поддержку в рамках программы «Приоритет-2030» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
В современных условиях серийное изготовление оптических элементов для фотокамер основано на технологии точного прессования: для придания линзе требуемой конфигурации стеклянную сферическую заготовку нагревают и подвергают прессованию в специальной оснастке. Этот метод, к примеру, применяется при производстве оптических линз для фотокамер в смартфонах. Он позволяет исключить механическую обработку (например, обтачивание) линз, что ведет к экономии времени и расхода материала. Аналогичная технология используется для создания специализированной оптики для тепловизионных устройств, таких как приборы ночного видения. Вместо обычного стекла в них применяется халькогенидное: в его составе атомы кислорода замещены на атомы серы, селена или теллура. Отсутствие кислорода в структуре халькогенидных стекол обеспечивает их широкую прозрачность в инфракрасном спектре, высокий показатель преломления и низкую температуру размягчения. В настоящее время отечественный рынок изготовления оптики из халькогенидных стекол находится в процессе становления.
Специалисты из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого создали и проверили метод изготовления заготовок из халькогенидных стекол в виде шаров, которые будут использоваться для последующего точного горячего прессования оптических элементов. Задача проекта заключалась в создании промышленной технологии, позволяющей производить линзы для тепловизионных систем, исключив при этом трудоемкую механическую обработку.
«Группа исследователей выполнила комплексную работу, охватывающую анализ качества исходного сырья, разработку методов очистки, измерение шероховатости поверхности готовых шаров и проведение опытного прессования оптических изделий из халькогенидного стекла. В ходе экспериментов было протестировано свыше десяти различных способов получения заготовок в форме шара, из которой методом прессования получена первая опытная линза для прибора ночного видения. Ключевым достижением нашей работы является создание масштабируемой технологической цепочки для серийного производства линз: мы не только разработали способ производства, но и спроектировали и изготовили необходимое оборудование», – отметил директор Научно-образовательного центра «Нанотехнологии и покрытия» Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ Александр Семенча.
Использование прессования халькогенидных стекол практикуется за границей уже более десяти лет, как показал анализ, однако российская разработка обладает значительным преимуществом. Благодаря уникальным методам очистки исходного сырья авторам удалось добиться более широкой спектральной прозрачности стекол, что превышает характеристики существующих мировых аналогов. Несколько крупных российских предприятий проявили интерес к данному проекту. В числе ближайших задач научного коллектива – увеличение масштабов производства, создание новых составов стекол с улучшенными характеристиками, а также совершенствование принципиально нового метода изготовления заготовок.
Проект реализуется при содействии гранта «Приоритет-2030», предоставленного Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, а также при участии НПО «Орион».
Данные предоставлены Управлением по связям с общественностью Санкт-Петербургского политехнического университета