Совместная работа ученых
В результате совместной работы российские и китайские специалисты создали композитный люминофор для мощных, но устойчивых к перегреву лазерных источников света, которые можно будет использовать в экстремальных космических условиях, пишут «Известия».
Один компонент композитного материала отвечает за свечение, а второй — за устойчивость к высоким температурам. Таким образом он выдерживает высокие тепловые нагрузки и сохраняет стабильность свечения при длительной работе.
Ученым «удалось решить проблему теплового тушения и деградации при высокой мощности, двухфазная структура материала эффективно отводит тепло», сказал доцент базовой кафедры физики твердого тела и нанотехнологий СФУ Максим Малокеев.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. В нем участвовали сотрудники Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (Кольцово) и Шанхайского института керамики Китайской академии наук.
Космическая технология
В технологии применены синие лазерные диоды. Они имеют высокий КПД преобразования электричества в свет и представляют собой компактные (размером с микросхему), мощные (до нескольких ватт) и недорогие относительно лазеров других цветов устройства.
«Мы стремимся создать отечественную технологию изготовления преобразователей цвета с регулируемыми оптико-термическими характеристиками для компактных, энергоэффективных и высокомощных лазерных источников освещения. В дальнейшем мы планируем перейти к конструированию источников высокомощного лазерного освещения», — прокомментировал изданию руководитель проекта, директор НОЦ «Передовые керамические материалы» Политехнического института Дальневосточного федерального университета Денис Косьянов.
Лазерное освещение имеет преимущества по сравнению со светодиодным. Его эффективность почти не снижается при увеличении силы тока, а яркость значительно выше. Это делает такие решения перспективными для задач, где требуется мощный и стабильный свет, пояснил ученый.
Безопасный для встречных водителей свет естественного спектра может найти применение в автомобильных фарах нового поколения. Мощные, стабильные и долговечные источники белого света, долго сохраняющие яркость, нужны для производства лазерных телевизоров с большой диагональю и проекторов. Высокие требования к цветопередаче предъявляются в медицине, где зачастую от качества освещения зависит успех операции, отметил доцент базовой кафедры физики твердого тела и нанотехнологий СФУ Максим Малокеев.
Мощные прожекторы, способные работать в экстремальных условиях, нужны для летательных и подводных аппаратов. Однако полученные характеристики устойчивости к нагреву особенно востребованы для космической техники, так как в вакууме невозможно охлаждение за счет конвекции.
Такие системы освещения могут быть полезны для оценки рельефа для посадки на Луну и работы на поверхности — например, в тени кратеров или во время длительной лунной ночи, полагает ведущий инженер Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Андрей Новиков.
Проблема существующих технологий
Переход к неорганическим керамикам для мощных светодиодов и лазеров — мировой тренд. По словам Косьянова, доступные сегодня люминофоры сильно перегреваются при лазерном возбуждении. Это приводит к снижению яркости и быстрому разрушению материала.
В июне 2025 г. РИА «Новости» писали о запатентованном Северо-Кавказским федеральным университетом (СКФУ) компактном и долговечном источнике белого света для автомобильных фар и прожекторов.
Ключевым элементом устройства является люминесцентная керамика, способная превратить падающий свет в излучение другого цвета. Белым свет делает смешение отраженного излучения исходного синего лазера и излучения, испускаемого преобразователем. В качестве элемента-преобразователя были выбраны атомы церия (Се).
Поделиться
