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 Доступ платный или 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