В рамках нацпроекта «Наука и университеты» разработана слабо проводящая керамика
- 22.03.2023
В рамках нацпроекта «Наука и университеты» (федеральный проект "Развитие масштабных научных и научно-технологических проектов по приоритетным исследовательским направлениям") в Институте химии твёрдого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) при участии Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработан новый тип слабо проводящей керамики (СПК) с заданной электропроводностью для снятия статического заряда с внутренних поверхностей вакуумных камер ускорителей. Кроме того, новый материал может быть использован для создания высоковольтных изоляторов в различных областях электротехники.
В совре
менной высоковольтной и ускорительной технике широко используются изолирующие трубчатые вставки. Если на поверхность таких изолирующих вставок попадает небольшой электрический заряд или просто какие-либо посторонние частицы (например, пыль), то распределение электрического поля значительно меняется. Это может приводить к электрическим пробоям и даже разрушению изоляторов.
Для борьбы с этим неежелательным явлением широко применяются многосекционные изоляторы, состоящие из чередующихся диэлектрических (обычно, керамических) колец и тонких металлических шайб. Соседние шайбы соединены друг с другом резисторами (сопротивлениями) с малой проводимостью. Это позволяет достигнуть одинаковой величины электрического поля во всём объёме диэлектрика.
Новосибирские учёные разработали и испытали другой подход к решению этой проблемы. Они создали керамику с малой проводимостью. Можно сказать, что в новых изоляторах описанные выше диэлектрические кольца, металлические шайбы и резисторы смешались. В процессе работы были исследованы физико-механические характеристики керамики на основе соединений, образующихся при высокотемпературной обработке смеси оксидов алюминия и бария с токопроводящими добавками, с целью определения оптимальных составов и выяснения возможностей получения конструкционных композитов. Принципиальной особенностью метода получения керамических материалов в этой работе является использование порошков, подготовленных методом совместной механоактивации в специально созданном для этого устройстве - высокоэнергетической планетарной мельнице, для получения однородной высокоактивной к спеканию смеси порошков. Химический состав нового материала запатентован (получено положительное решение на выдачу патента).
Новые изоляторы могут быть перспективны, например, в качестве элементов ускорительных трубок в ускорителях заряженных частиц. Кроме того, они могут быть использованы для создания высоковольтных изоляторов в различных областях электротехники.
На фотографии, сделанной на сканирующем электронном микроскопе, показана поверхность одного из образцов новой керамики. Одно деление шкалы в нижней части рисунка - 5 микрон.