Исследование влияния концентрации скандия в оксидной композиции Y2O3–Sc2O3–Al2O3–Er2O3 на теплофизические свойства оптической керамики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние концентрации и положения катионов скандия на теплофизические характеристики оптической керамики на основе твердого раствора оксидов Y2O3–Er2O3–Sc2O3–Al2O3 со структурой граната. Установлено, что увеличение общей концентрации скандия приводит к уменьшению коэффициента теплопроводности в керамике. Получены зависимости величины коэффициента теплопроводности от концентрации и положения катионов скандия в решетке граната. Показано, что снижение теплопроводности керамики на основе иттрий-эрбий-скандий-алюминиевого граната обусловлено структурным разупорядочением, связанным с частичным замещением катионов в шести- и восьмикоординационных позициях в решетке граната.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. С. Чикулина

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: ichikulina@ncfu.ru
Россия, ул. Пушкина, 1, Ставрополь, 355009

Д. С. Вакалов

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: ichikulina@ncfu.ru
Россия, ул. Пушкина, 1, Ставрополь, 355009

С. Н. Кичук

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: ichikulina@ncfu.ru
Россия, ул. Пушкина, 1, Ставрополь, 355009

В. А. Тарала

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: ichikulina@ncfu.ru
Россия, ул. Пушкина, 1, Ставрополь, 355009

Ф. Ф. Малявин

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: ichikulina@ncfu.ru
Россия, Ленинский пр-т, 4, Москва, 119991

Л. В. Кожитов

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: ichikulina@ncfu.ru
Россия, Ленинский пр-т, 4, Москва, 119991

Список литературы

  1. Ikesue A., Aung Y.L. // Nat. Photonics. 2008. V. 2. № 12. P. 721. https://doi.org/10.1038/nphoton.2008.243
  2. Bisson J.-F., Feng Y., Shirakawa A. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2003. V. 42. P. L1025. https://doi.org/10.1143/JJAP.42.L1025
  3. Sanghera J., Bayya S., Villalobos G. et al. // Opt. Mater. (Amst). 2011. V. 33. № 3. P. 511. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2010.10.038
  4. Lukyashin K.E., Ishchenko A.V. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 8. P. 1203. https://doi.org/10.1134/S0036023621080131
  5. Ivanov M.G., Kopylov Y.L., Kravchenko V.B. et al. // Inorg. Mater. 2014. V. 50. № 9. P. 951. https://doi.org/10.1134/S0020168514090040
  6. Golovkina L.S., Nokhrin A.V., Boldin M.S. et al. // Inorg. Mater. 2018. V. 54. № 12. P. 1291. https://doi.org/10.1134/S002016851812004X
  7. Sanghera J., Kim W., Villalobos G. et al. // Materials (Basel). 2012. V. 5. № 12. P. 258. https://doi.org/ 10.3390/ma5020258
  8. Nakamura S. High-Power and High Efficiency Yb:YAG Ceramic Laser at Room Temperature // Front. Guid. Wave Opt. Optoelectron. InTech, 2010. https://doi.org/10.5772/39540
  9. Alekseeva L.S., Nokhrin A.V., Karazanov K.O. et al. // Inorg. Mater. 2022. V. 58. № 2. P. 199. https://doi.org/ 10.1134/S0020168522020017
  10. Brauch U., Röcker C., Graf T. et al. // Appl. Phys. B. 2022. V. 128. № 3. P. 58. https://doi.org/10.1007/s00340-021-07736-0
  11. Carreaud J., Boulesteix R., Maître A. et al. // Opt. Mater. (Amst). 2013. V. 35. № 4. P. 704. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.07.021
  12. Ferrier A., Ilas S., Goldner P. et al. // J. Lumin. 2018. V. 194. № February. P. 116. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.09.056
  13. Tarala V.A., Shama M.S., Chikulina I.S. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2019. V. 102. P. 4862. https://doi.org/10.1111/jace.16294
  14. Revenko D.M., Chapura O.M., Bondarenko E.A. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 1989. № 1. P. 12017. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1989/1/012017
  15. Zhmykhov V.Y., Dobretsova E.A., Pyrkov Y.N. et al. The influence of Sc 3+ ions on fluorescence lifetime of Yb 3+ in Yb- doped yttrium scandium aluminum garnet (Yb:YSAG) ceramics // Int. Conf. Laser Opt. IEEE, 2022. P. 1. https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022. 9839777
  16. Okada H., Tanaka M., Kiriyama H. et al. // Opt. Lett. 2010. V. 35. № 18. P. 3048. https://doi.org/10.1364/OL.35.003048
  17. Saikawa J., Sato Y., Taira T. et al. // Opt. Mater. (Amst). 2007. V. 29. № 10. P. 1283. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2006.01.031
  18. Nikova M.S., Tarala V.A., Malyavin F.F. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. № 2. P. 1772. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.09.003
  19. Nikova M.S., Tarala V.A., Malyavin F.F. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42. Is. 5. P. 1833. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.01.008
  20. Nikova M.S., Tarala V.A., Vakalov D.S. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 15. P. 4946. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.07.041
  21. Suárez M., Fernández A., Menéndez J.L. et al. // J. Nanomater. 2009. V. 2009. P. 1. https://doi.org/ 10.1155/2009/138490
  22. Gandhi A.S., Levi C.G. // J. Mater. Res. 2005. V. 20. № 4. P. 1017. https://doi.org/10.1557/JMR.2005.0133
  23. Baumer V.N., Vovk E.A., Vovk O.M. et al. // Funct. Mater. 2008. V. 15. № 5. P. 540.
  24. Wang L., Kou H., Zeng Y. et al. // Ceram. Int. 2012. V. 38. № 5. P. 4401. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.01.055
  25. Tel’nova G.B., Kolomiets T.Y., Konovalov A.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2015. V. 60. № 2. P. 127. https://doi.org/10.1134/S0036023615020187
  26. Palmero P., Stella C., Simone A. et al. // Glass. Phys. Chem. 2005. V. 31. № 4. P. 530. https://doi.org/10.1007/s10720-005-0094-9
  27. Bulyga D.V., Sadovnichy R.V., Dukelsky K.V. et al. // Glass. Phys. Chem. 2022. V. 48. № 2. P. 151. https://doi.org/10.1134/S1087659622020031
  28. Лукин Е.С., Андрианов Н.Т., Мамаева Н.Б. и др. // Огнеупоры и техническая керамика. 1993. № 5. С. 11.
  29. Beil K., Fredrich-Thornton S.T., Tellkamp F. et al. // Opt. Express. 2010. V. 18. № 20. P. 20712. https://doi.org/ 10.1364/OE.18.020712
  30. Akl A.A., Mahmoud S.A., AL-Shomar S.M. et al. // Mater. Sci. Semicond. Process. 2018. V. 74. P. 183. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2017.10.007
  31. Nikova M.S., Tarala V.A., Kravtsov A.A. et al. // Ceram. Int. 2022. https://doi.org/10.1016/j.ceramint. 2022.08.235
  32. Zhou Y., Gan G., Ge Z. et al. // J. Asian Ceram. Soc. 2021. V. 9. № 2. P. 629. https://doi.org/10.1080/21870764.2021.1907025
  33. Ping X., Meng B., Li C. et al. // J. Am. Ceram. Soc. 2022. https://doi.org/10.1111/jace.18457
  34. Wright A.J., Wang Q., Ko S.-T. et al. // Scripta Mater. 2020. V. 181. P. 76. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.02.011
  35. Fan T.Y., Ripin D.J., Aggarwal R.L. et al. // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2007. V. 13. № 3. P. 448. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2007.896602
  36. Pujol M.C., Maitre A., Carreaud J. et al. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. № 25. P. 13781. https://doi.org/10.1021/jp5027493
  37. Maksimov R., Shitov V., Osipov V. et al. // Opt. Mater. (Amst). 2023. V. 137. № October 2022. P. 113542. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.113542
  38. Hostaša J., Nečina V., Uhlí řová T. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39. № 1. P. 53. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.04.018

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы керамических порошков образцов ES1–ES6, прокаленных при температуре 1100C.

Скачать (491KB)
Метаданные
3. Рис. 2. СЭМ-изображение образца ES6, прокаленного при 1100С.

Скачать (551KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Микрофотографии поверхности оптической керамики YErSAG.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры оптического пропускания керамики YErSAG и внешний вид полученных образцов (на вставках).

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температурные зависимости теплофизических характеристик оптической керамики YErSAG: удельная теплоемкость (а), температуропроводность (б) и теплопроводность (в).

Скачать (925KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость теплопроводности оптической керамики YErSAG от концентрации Sc3+: в додекаэдрической позиции (а), в октаэдрической позиции (б) и суммарная (в).

Скачать (654KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость теплопроводности оптической керамики YErSAG от величины коэффициента размерного разупорядочения.

Скачать (497KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024