Изобретения -в жизнь!



Категории раздела

Мои статьи [82]
Биотопливо [2]
Ветрогенераторы [2]

Наш опрос

Оцените мой сайт
Всего ответов: 201

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Каталог статей

Главная » Статьи » Мои статьи

Гигантский сапфир для космоса и не только...

Фото сайта www.gwidon.ru

Размеры гиганта составляют 350х500х50 миллиметров, а вес достигает 45 килограммов. Такой гигантский кристалл можно получить только методом горизонтальной направленной кристаллизации, по оригинальной технологии, разработанной украинскими учеными. Этим экземпляром харьковчане начинают производство не имеющих аналогов крупных сапфиров для работы в агрессивных средах, под большим давлением, в аэрокосмической технике, самолетостроении и при массовом производстве подложек для светодиодов.

В романе Джонатана Свифта королева из страны великанов в знак благоволения подарила Гулливеру золотое кольцо со своего мизинца. Колечко было такой величины, что знаменитый путешественник мог свободно надеть его себе на шею, если бы оно не было таким тяжелым. Ученые НТК «Институт монокристаллов» НАН Украины в Харькове также могли бы сделать королеве великанов достойный подарок. Они вырастили в своей лаборатории самый крупный в мире прямоугольный сапфир, размеры которого составляют 350?500?50 миллиметров, а вес достигает 45 килограммов. Такой гигантский кристалл можно получить только методом горизонтальной направленной кристаллизации, по оригинальной технологии, разработанной украинскими учеными.

Этим экземпляром харьковчане начинают производство не имеющих аналогов крупных сапфиров для работы в агрессивных средах, под большим давлением, в аэрокосмической технике, самолетостроении и при массовом производстве подложек для светодиодов. Установку «Горизонт-5» для серийного выращивания гигантских сапфиров по техническому заданию НТК «Институт монокристаллов» НАНУ разработало и изготовило Государственное предприятие ЦКБМ «Донец» в Луганске.

Внешне процесс выглядит просто. В молибденовый тигель ростовой установки загружается сырье – предварительно обработанный и очищенный отечественный глинозем, а также так называемый затравочный кристалл. Это своего рода эталон, который передает выращиваемому сапфиру по наследству свое структурное совершенство и определенную ориентацию кристаллической решетки, которая необходима заказчику. Под воздействием температуры в 2050 градусов по Цельсию, которую обеспечивают специальные нагревательные элементы, сырье в установке плавится. Весь цикл производства кристалла от подготовки установки к работе до ее вскрытия после полного остывания длится под присмотром автоматики 10 дней.

Хотя внешне выращивание гигантского сапфира выглядит просто, добиться, чтобы он был «чистой воды», непросто. Например, для установки «Горизонт-5» был разработан тепловой узел принципиально новой конструкции. Она состоит из двух самостоятельных независимо управляемых нагревателей. Один из них стоит над тиглем, в котором растет кристалл, другой – под ним, причем, соотношение подвода тепла сверху и снизу можно изменять в соответствии с программой. Выращивание такого большого и тяжелого сапфира может грозить появлением в нем трещин из-за остаточного напряжения в образце. Этой опасности удается избежать благодаря особому медленному режиму остывания. Однако, несмотря на сложности, выращивание таких больших кристаллов экономически выгодно, поскольку они могут быть по размеру и по форме максимально приближены к готовому изделию.

Правда, сам процесс увидеть трудно, поскольку сапфир растет со скоростью всего 8 миллиметров час. Однако можно наблюдать за так называемым фронтом кристаллизации - границей, с одной стороны которой виден жидкий непрозрачный расплав, а с другой – более темный и прозрачный сапфир. После окончания кристаллизации кристалл из установки вынимают не сразу, дожидаясь его полного остывания. Только что выпеченный гигант в полметра длиной выглядит просто прозрачной глыбой – «играть» он начинает только после шлифовки.

Правда, ювелирные монокристаллы выращивать с помощью разработанной в Харькове сложной технологии бессмысленно – здешние специалисты выращивают сапфиры, размеры которых составляют минимум 220 на 240 миллиметров. Камни для колечек и сережек до 50 миллиметров в диаметре изготавливают более дешевым и простым газоплазменным методом.

Сапфир стал одним из перспективнейших конструкционных материалов XXI столетия благодаря уникальному сочетанию свойств. Он обладает высокой прозрачностью в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра, а также высокими диэлектрическими свойствами. Имеет высокую твердость, износостойкость и теплопроводность, радиационную и химическую стойкость и биоинертен. Эти качества определили широкое применение монокристалла во многих отраслях современной науки и техники: оптике, оптоэлектронике, микроэлектронике и медицине.

На опытно-промышленном производстве НТК «Институт монокристаллов» НАНУ налажен серийный выпуск крупногабаритных оптических сапфировых элементов. Поэтому возможно, что этому сапфиру недолго числиться в рекордсменах. Установка «Горизонт-5» потенциально позволяет вырастить еще большие кристаллы сапфира размером 500?800?50 миллиметров.

НТК "Институт монокристаллов" НАН Украины (г.Харьков)

Пузиков Вячеслав Михайлович. член-корреспондент НАН Украины,лауреат Государственной премии украины в области науки и техники, доктор физико-математических наук

Тел. + 10 380 057 341-04-52, + 10 380 057 340-22-30


Категория: Мои статьи | Добавил: patent (28.02.2009)
Просмотров: 1155 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:

Вход на сайт

Поиск

Друзья сайта

  • Создать сайт