Петербургские химики создали материал, не боящийся перепадов температур, для космической оптики

Учёные Санкт-Петербурга совершили прорыв в области материаловедения, создав соединения с уникальными термомеханическими свойствами. Разработанные в Институте химии силикатов имени Гребенщикова кристаллические материалы на основе боратов железа и хрома способны сжиматься при нагреве, что предотвращает появление микротрещин в оптических приборах.

В исследовании, помимо петербургских специалистов, приняли участие учёные из Казанского федерального университета, Института физики имени Киренского С О РАН, СПбГУ и Сибирского федерального университета.

Материал обладает редким свойством: до +30 °C он демонстрирует отрицательный коэффициент объёмного расширения, а при дальнейшем нагреве практически не меняет своих размеров. Это объясняется магнитострикцией — изменением размеров материала при изменении его магнитного состояния. Кристаллическая решётка соединения изменяется в зависимости от нагрева, обеспечивая стабильность размеров в широком температурном диапазоне.

Важным преимуществом разработки стала возможность настройки свойств материала. Меняя соотношение железа и хрома, учёные могут регулировать температуру, при которой соединение сохраняет магнитные свойства и сжимается. Чем больше хрома, тем выше термостойкость материала. Образец с хромом выдерживает нагрев выше 900 °C, тогда как чистый борат железа разлагается при 630 °C.

Новый материал может найти применение в высокоточных оптических, электронных и спинтронных устройствах, включая зеркала и линзы мощных лазеров, магнитные датчики и процессоры. Как отмечают учёные, материалов с отрицательным коэффициентом теплового расширения крайне мало, и не все из них пригодны для практического использования. Разработка петербургских химиков открывает новые возможности для создания приборов, способных работать в экстремальных условиях космоса.