ПЕРМЬ, 25 июня. /ТАСС/. Гидрогель из плавленого кварца и щелочи, соединяющий волоконные линии и предотвращающий потерю сигнала при использовании оптоволокна, разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ). Об этом ТАСС рассказали в пресс-службе вуза.

"В коммуникационных технологиях, навигации, медицине, нефтегазовой промышленности и в космосе для передачи больших объемов информации на дальние расстояния используют оптоволокно. Качество передаваемого сигнала напрямую зависит от наконечника, который механически выравнивает и соединяет концы кварцевых волокон между собой. Оптоволокно должно быть хорошо зафиксировано в наконечнике, чтобы не допустить затухания сигнала и потери информации. Ученые разработали способ его крепления в нужном положении с помощью гидрогеля из плавленого кварца и щелочи. Это обеспечит надежное соединение волоконных линий и лучшую передачу светового сигнала", - сообщили в университете.

По словам ученых, наконечники соединителей изготавливают из плавленого кварца (кремнезема) из-за его высокой химической и механической стойкости. Его используют в работе оптоволокна при повышенных температурах вплоть до 300 градусов Цельсия. Полимерные клеи применять при таких температурах невозможным. Кварцевые детали также можно соединять с помощью лазерной сварки, но это затруднительно при массовом производстве. Поэтому сейчас изучаются различные способы соединения волоконных линий и наконечника с использованием химических составов, стабильных при высоких температурах.

"Сам соединитель и оптоволокно сделаны из плавленого кремнезема (кварца). Вступая в реакцию с гидроксидом натрия (щелочью), он образует полисиликат натрия - материал, который склонен к гелеобразованию и обладает связующими свойствами. При нагревании он расширяется и закрепляет оптическое волокно в нужном положении. Благодаря такому взаимодействию щелочи с поверхностями деталей мы получили фиксирующий гидрогель", - рассказала научный сотрудник лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий ПНИПУ, кандидат технических наук Марина Красновских.

Этот метод крепления ученые проверили на практике. Раствор гидроксида натрия наносили на соединитель со вставленным в него оптическим волокном, помещали в термостат при температуре 90 градусов на один день, а затем подвергали термообработке при 250 градусах в течение 15 минут. "Это привело к образованию непрерывной ячеистой структуры, которая прочно закрепила оптическое волокно в наконечнике", - отметили в ПНИПУ.

Исследование пермских ученых было выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства "Приоритет 2030", обладателем гранта которой в размере 100 млн рублей ПНИПУ стал в 2021 году. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Glass and ceramics за 2024 год.

О программе "Приоритет 2030"

"Приоритет 2030" является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений, нацеленной на формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу "Приоритет 2030" 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% - региональные университеты.

МОСКВА, 25 июня. /ТАСС/. Российские материаловеды разработали новый подход для нанесения защитных покрытий на поверхность изделий из никелевых суперсплавов, применяемых в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Это покрытие утраивает износостойкость этих материалов и значительно повышает их жаростойкость, сообщила во вторник пресс-служба НИТУ МИСИС.

"Материалы, используемые в высокотехнологичных отраслях промышленности, должны отличаться высокой прочностью, улучшенными эксплуатационными характеристиками и длительным сроком службы. Результаты исследования показали, что электроискровые покрытия снижают износ суперсплавов более чем в три раза, а также повышают твердость и жаростойкость", - пояснил ведущий научный сотрудник НИТУ МИСИС Александр Кудряшов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как объясняют ученые, так называемые суперсплавы представляют собой материалы, которые способны сопротивляться деформациям и разрушению при очень высоких температурах, сопоставимых с температурой плавления их индивидуальных компонентов. В их число входят различные сплавы никеля и других металлов, способные выдерживать сложнейшие механические нагрузки при температурах в сотни градусов Цельсия на протяжении тысяч часов.

К числу подобных сплавов относится недавно разработанный российскими материаловедами материал CompoNiAl-M5-3, представляющий собой сплав алюминия и никеля с добавлением хрома, кобальта, ниобия и гафния. Исследователи обнаружили, что жаропрочность, износостойкость и другие важные свойства этого суперсплава можно дополнительно улучшить, если покрыть его пленкой из сплава циркония и никеля.

Для этого, как показали проведенные исследователями опыты, достаточно обработать поверхность деталей из никелевого суперсплава при помощи технологии электроискрового легирования. Ее применение ведет к образованию плотных, бездефектных покрытий толщиной до 25 микрон, которые повышают твердость CompoNiAl-M5-3 примерно в 1,4-1,8 раза, а также увеличивают его износостойкость как минимум втрое.

По словам исследователей, сейчас разработанная ими методика проходит испытания при производстве деталей из никелевых жаропрочных сплавов с электроискровыми покрытиями на Уфимском моторостроительном производственном объединении (ПАО "ОДК-УМПО"), которое специализируется на производстве авиадвигателей, газоперекачивающих агрегатов, а также узлов и агрегатов для вертолетов.