מדענים רוסים יצרו זכוכית עמידה במיוחד עבור מצלמות אופטיות ותרמיות בחלל
מדענים מאוניברסיטת Perm Polytechnic, יחד עם עמיתים מהמכון לכימיה של חומרים בעלי טוהר גבוה של האקדמיה הרוסית למדעים, פיתחו חומר קריסטל זכוכית חדש לאופטיקה אינפרא אדום. הוא קשה פי 2.5 ועמיד בפני פיצוח פי 1.5 מאשר אנלוגים המשמשים כיום. Gazeta.Ru הודיע על כך על ידי שירות העיתונות של המוסד החינוכי.
אופטיקה אינפרא אדום היא הבסיס של מצלמות תרמיות, מכשירי ראיית לילה וטלסקופי חלל. מכשירים כאלה "רואים" לא אור, אלא קרינת חום. בעזרתם, מצילים מוצאים אנשים מתחת להריסות, רופאים מזהים זיהומים, עובדי אנרגיה מזהים דליפות גז, ולוויינים מתעדים שריפות בשדה קוצים ועוקבים אחר אסטרואידים.
כיום, עדשות עבור משקפי אינפרא אדום עשויות אבץ וסלניד גרמניום. חומרים אלו מעבירים קרני חום היטב אך הם מאוד שבירים. רעידות, שינויי טמפרטורה ואפילו אבק מובילים למיקרו-סדקים ואבנית. גרמניום גם מאבד את השקיפות שלו בחימום.
כוסות כלקוגניד נחשבו לאלטרנטיבה, אך בצורתן הטהורה הן גם לא היו חזקות מספיק. היתרון של זכוכית הוא שניתן לשנות את המבנה שלה – למשל, ניתן ליצור מיקרו-גבישים בפנים, המחזקים את החומר.
חוקרים רוסים יצרו קרמיקה מזכוכית המבוססת על זכוכית כלקוגניד (גליום-גרמניום-סלניום) בתוספת יודיד צסיום. מיקרו-גבישים גליום סלניד נוצרים בתוך החומר, הפועלים כ"רשת חיזוק".
"השגנו שבריר נפח גבישי של למעלה מ-50%. הם מונעים התפשטות של סדקים, כמו חיזוק פלדה בבטון. במקביל, צסיום יודיד נשאר שקוף בתחום האינפרא אדום ועוזר לשלוט בתהליך ההתגבשות", מסביר רומן בלג'ין, חוקר זוטר במכון לפיזיקה כימית של האקדמיה הרוסית למדעים.
בסך הכל, מדענים סינתזו 11 תכשירים עם תכולת תוספים שונה – מ-0 ל-26.7%. הדגימות נבדקו עבור מיקרו קשיות (שיטת ויקרס), עמידות לסדקים, עמידות בפני שחיקה וכן ניתוח מבני על ידי עקיפה של קרני רנטגן ומיקרוסקופ אלקטרונים.
לדברי מקסים בולאטוב, פרופסור חבר של המחלקה לפיזיקה כללית ב-PNRPU, ההרכב האופטימלי מראה מיקרו-קשיות של כ-18.8 MPa – פי 2.5 יותר מאשר סלניד אבץ. עמידות הסדקים מגיעה ל-0.76 MPa m¹/², גבוה ב-50% מזכוכית כלקוגניד מסורתית. בנוסף, מקדם ההתפשטות התרמית נמוך ב-20-25%, מה שמפחית את הסיכון לנזק עקב שינויי טמפרטורה.
החומר שפותח מראה הבטחה לייצור עדשות עמידות בפני רעידות, חום ושחיקה. זה יכול להגביר את האמינות של מצלמות תרמיות בפעולות חילוץ, להגדיל את חיי ציוד החלל ולהבטיח פעילות יציבה של ציוד לראיית לילה בתנאים קשים.