КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-72-00060
НазваниеНовый композитный люминофор на основе стеклокерамики и квантовых точек для источников белого света
Руководитель Кузнецова Юлия Викторовна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры
Ключевые слова источники излучения, лазерные источники света, естественный свет, белый свет, индекс цветопередачи, люминофоры, физика нано- и микроструктур, нанокомпозитные материалы, квантовые точки, люминесцентные материалы, стеклокерамика, керамические материалы
Код ГРНТИ29.31.21
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В 2020 году доля мирового рынка светодиодов составила от 52 до 69% среди всех источников света по данным исследований Grand View Research. Этот факт демонстрирует огромный спрос на источники света с высокой энергоэффективностью в самых разных сферах деятельности человека. Многие из этих сфер, а именно художественные мастерские, музеи, полиграфия, медицина, источники света для автомобилей и др., предъявляют самые высокие требования к светодиодным осветительным приборам: экстремальные условия работы, большой световой поток, высокий индекс цветопередачи и др.
Основным недостатком источника света на основе светодиодов является несбалансированное соотношение красного, синего и желтого цветов в спектре, что резко ухудшает его люминесцентные свойства и приводит к низкому индексу цветопередачи и высокой коррелированной цветовой температурой. Также, основной проблемой при эксплуатации таких источников является перегрев люминофора и падение эффективности его работы вследствие деградации, вплоть до полного разрушения. Поэтому в настоящее время активно развивается направление создания источников белого света, в которых данные проблемы будут преодолены. Одной из перспективных концепций является создание источников света на основе лазеров. Использование таких источников излучения в осветительной системе требует новой геометрии и устойчивости люминофоров для преобразования больших световых потоков. Как следствие, современные исследования посвящены разработке высокоэффективных, химически и термически стабильных преобразователей излучения.
Целью заявляемого проекта является создание и экспериментальное исследование новых композитных материалов для лазерных источников белого света с повышенной эффективностью и цветопередачей на основе алюмоиттриевого граната и силикатного стекала с КТ сульфида кадмия (CdS). Для достижения данной цели необходимо решить комплекс наукоемких задач: 1) определение влияния высокоэнергетического размола компонентов на функциональные и технологические свойства; 2) определение оптимального состава композита; 3) поиск условий прессования и спекания; 4) определение связи микроструктуры и физико-химических свойств; 5) определение эксплуатационных, оптических и светотехнических свойств получаемого материала и разработка методов направленного синтеза композитного материала.
Научная новизна исследований заключается в том, что в проекте при создании люминесцентного материала для источников белого света будет использовано стекло с КТ CdS, которое одновременно будет выполнять функции и матрицы, и люминофора, излучающего в желтой и красной области спектра. Кроме, этого данная работа впервые позволит определить взаимосвязь оптических свойств (спектральный состав, эффективность люминесценции, температурное тушение люминесценции) и светотехнических параметров от условий синтеза материалов. Другими словами, комплексное экспериментально-теоретическая разработка и изучение люминофоров подобного состава и морфологии, влияния условий фабрикации на конечные функциональные свойства не проводилось. На момент написания заявки автору проекта не известны существующие прямые аналоги предлагаемых композитных материалов для лазерных источников света. Среди ближайших конкурентов можно привести работы по синтезу КТ Cd-S-Se и Cd-S-Se-Zn в матрице силикатного стекла и допированию их редкоземельными элементами для создания источника белого света на основе светодиода. Однако, в указанных случаях квантовый выход люминесценции стекол не превышал 25%, при этом коэффициент цветопередачи также был невысоким (CRI < 63).
Достижимость решения поставленной задачи обусловлена тем, что автором и его коллегами уже разработаны физико-химические методы получения стекол с КТ CdS, обладающими высоким квантовым выходом люминесценции, высоким индексом цветопередачи и настраиваемой длиной волны люминесценции. Также научным сообществом накоплен большой опыт в изучении функциональных и технологических свойств люминофоров на основе алюмоиттриевого граната, который будет использован и дополнен в данной работе. Возможность получения запланированных результатов обеспечена использованием современных методов исследования и анализа кристаллических материалов и наноструктур, определения их химического состава, спектральных и физико-химических свойств. Успешная реализация данного проекта позволит создать уникальный конкурентоспособный люминесцентный материал, перспективный для внедрения в современную индустрию высокомощных генераторов широкополосного излучения на основе лазеров.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ