Ученые Томского политеха синтезировали гексоборид лантана для производстве катодов
Он используется при производстве катодов для электронных микроскопов, двигателей космических аппаратов, лазеров и мощных электронных приборов. Для синтеза борида редкоземельного металла политехники впервые предложили использовать безвакуумный дуговой реактор. По сравнению с аналогами такой способ в несколько раз дешевле, быстрее и менее энергозатратен.
Гексаборид лантана отличается высокой температурой плавления, твердостью, механической прочностью и термической стабильностью. Эти характеристики делают его перспективным материалом для различных оптических и диэлектрических устройств.
Традиционно гексаборид лантана получают методами искрового плазменного спекания, осаждения паровой фазы и другими. Однако такие методы технологически сложные и энергозатратные, поскольку для их осуществления необходимо наличие специализированного оборудования, способного создать инертную среду. Сегодня в России отсутствует промышленное производство гексоборида лантана.
Ученые Томского политеха синтезировали гексоборид лантана из оксида лантана и аморфного бора. Синтез материала проходил на безвакуумном дуговом реакторе: графитовые электроды реактора создали дуговой разряд, вокруг которого образовалась газовая среда из оксидов углерода – они препятствовали окислению синтезируемого материала. Во время эксперимента ученые регулировали силу тока и время дугового разряда. После каждого цикла полученный порошок исследовали методами рентгеновской дифракции, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии и романовской спектроскопии. Кроме того, порошок тестировали на термостойкость.
«В результате серии экспериментов нам удалось установить оптимальный режим работы дугового реактора, который позволил синтезировать гексаборид лантана чистотой до 97 %. Дополнительный анализ готового порошка показал, что он сохраняет устойчивость к окислению при нагревании до 1000 °C, что говорит о высокой термостойкости. При этом сам синтез не требует большого количества оборудования, проходит в одну стадию и занимает в несколько раз меньше времени по сравнению с аналогами. Поскольку не требует дополнительных процедур по очистке порошка от примесей. Это особенно важно для дальнейшего масштабирования технологии», — отмечает руководитель исследования, младший научный сотрудник лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли ТПУ Арина Свинухова.
Источник: пресс-служба Томского политехнического университета