Российские и китайские учёные совместно разработали инновационную бессвинцовую керамику с тройной эффективностью по сравнению с существующими аналогами. Этот безопасный для окружающей среды материал будет использоваться для разработки наземных телескопов, рассказали представители Уральского федерального университета в отделе научных коммуникаций.
Свинец — металл, используемый в различных промышленных областях, включая аккумуляторы, строительство, производство кабелей и специализированных устройств. Вместе с этим он представляет опасность для человеческого здоровья, вызывая отравление, неврологические и пищеварительные проблемы, а также воздействуя на кровеносную систему. Из-за того, что металл может накапливаться в тканях организма и оказывать токсическое воздействие, в настоящее время его запретили в производстве электронных компонентах в ряде стран. Это ставит новые задачи перед учёными: создавать материалы и устройства без этого материала, но не уступающие в функциональности, что и было сделано российскими исследователями и китайскими коллегами.
Новая электрострикционная керамика, разработанная в ходе проекта, оказалась даже в три раза эффективнее аналогов, содержащих свинец. Как отмечают специалисты, этот материал может применяться для изготовления микро- и нано-манипуляторов в рамках современных нанотехнологий, а также для адаптивной оптики.
Одно из направлений, где необходима электрострикционная керамика — астрономия. Новая керамика может быть использована для коррекции изображения в реальном времени в астрономических телескопах, где она активно применяется для минимизации атмосферных искажений. Вместо свинцовых оксидов, магния и ниобия, которые содержит наиболее распространённая электрострикционная керамика, разработанный материал включает в себя барий, кальций, титан и олово, то есть более безопасные для окружающей среды металлы.
«Электрострикционная керамика — это материал, который может изменять свою форму или размер в ответ на электрическое поле. Этот эффект, известный как электрострикция, позволяет использовать такие материалы в различных технологических приложениях, — рассказывает астроном Олег Титов. — В астрономии электрострикционная керамика применяется во многих областях, в основном для создания гибких и адаптивных оптических систем: например, для создания активных зеркал телескопов — это позволяет корректировать форму зеркала в реальном времени, компенсируя атмосферные и другие искажения, которые могут влиять на чёткость изображения».
По словам эксперта, такие активные зеркала повышают качество оптических систем и улучшают разрешение телескопов, или применяются для регулировки фокусного расстояния: используя электрострикционные материалы, можно изменять форму линз или зеркал. Это особенно полезно для адаптации телескопов к различным условиям наблюдения. Также активные системы с электрострикционной керамикой могут использоваться для коррекции аберраций в оптических системах, что помогает минимизировать искажения изображения и повышает точность астрономических наблюдений. Она помогает адаптироваться и к изменениям в окружающей среде: электрострикционные материалы позволяют создавать системы, которые могут адаптироваться к изменениям в окружающей среде, таким как температурные колебания или воздействие внешних факторов.
Фото: starwalk.space
ГОР