Гексаборид лантана — один из самых востребованных материалов в высокотехнологичных отраслях. Его применяют при создании катодов для электронных микроскопов, элементов двигателей космических аппаратов, а также в лазерных системах и мощных электронных устройствах. Однако до сих пор его производство оставалось сложным и дорогостоящим процессом, требующим специализированных установок и вакуумных условий. Ученые Томского политехнического университета предложили революционное решение — метод синтеза гексаборида лантана с использованием безвакуумного дугового реактора.
Традиционные способы получения этого материала, такие как искровое плазменное спекание или осаждение паровой фазы, требуют сложного оборудования и значительных энергозатрат. Кроме того, в России до сих пор отсутствует промышленное производство гексаборида лантана, что делает разработку томских ученых особенно актуальной. Новый подход позволяет синтезировать материал в обычных условиях, используя доступные компоненты — оксид лантана и аморфный бор.
Ключевая инновация метода заключается в применении дугового разряда между графитовыми электродами. Вокруг разряда образуется газовая среда из оксидов углерода, которая предотвращает окисление синтезируемого порошка. Ученые экспериментально подобрали оптимальные параметры тока и времени воздействия, что позволило добиться высокой чистоты конечного продукта — до 97%. Дополнительные исследования подтвердили, что полученный порошок сохраняет устойчивость к окислению даже при нагреве до 1000 °С, что критически важно для его применения в высокотемпературных устройствах.
Наш метод не только дешевле существующих аналогов, но и значительно быстрее. Синтез проходит в одну стадию, не требует дополнительной очистки от примесей и занимает минимум времени. Это открывает перспективы для масштабирования технологии и внедрения ее в промышленность.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда, а ее результаты опубликованы в журнале Ceramics International. Разработка может стать основой для создания отечественного производства гексаборида лантана, что снизит зависимость России от импортных аналогов и ускорит развитие высокотехнологичных отраслей.
Эксперты отмечают, что новый метод не только упрощает процесс синтеза, но и делает его более экологичным за счет снижения энергопотребления. В перспективе технология может быть адаптирована для получения других боридов редкоземельных металлов, востребованных в микроэлектронике и космической индустрии.
Исследователи ТПУ уже приступили к тестированию технологии в условиях, приближенных к промышленным. Успешная реализация проекта позволит России занять лидирующие позиции в производстве критически важных материалов для современной электроники и энергетики.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые ТПУ создали пористые каркасы — скэффолды — из сплава титана и ниобия с контролируемой пористостью и биоактивным покрытием.
