В Перми нашли способ ускорить производство кварцевого стекла для оптоволокна

ПЕРМЬ, 29 сентября. /ТАСС/. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с Пермской научно-производственной приборостроительной компанией (ПНППК) разработали способ в шесть раз ускорить производство кварцевого стекла для оптоволокна, космической индустрии, микроэлектроники и лазерной техники. Об этом ТАСС рассказали в пресс-службе университета.

"Основой каждого оптоволоконного кабеля является сверхчистое кварцевое стекло. Наиболее современный способ изготовления такого материала - золь-гель технология. Ее суть заключается в преобразовании жидкого раствора (золя) в твердый гель с очисткой и термообработкой. Последний этап проходит при температурах свыше 1000 градусов Цельсия, что требует больших временных и энергетических затрат. Это значительно увеличивает себестоимость конечной продукции и ограничивает ее доступность. Ученые Пермского политеха совместно с ПНППК разработали методику, которая позволяет в шесть раз сократить время термообработки, а значит - ускорить производство кварцевого стекла. Это примерно на 80% снизит затраты энергии и повысит эффективность процесса для предприятий", - рассказали в вузе.

О новом методе

По словам ученых, термическая обработка длится более 60 часов без перерыва и требует больших энергозатрат. В частности, одна плавка партии массой 100 кг потребляет электроэнергии около 3500-4000 кВт⋅ч. При этом любое отклонение в режиме, скачок температуры, приводит к браку. Также чем больше неровностей и "пузырьков" в исходном геле, тем дольше будет длиться термообработка до полного избавления кварцевого стекла от дефектов. Поэтому был разработан способ, как обеспечить нужные свойства геля еще на стадии его "приготовления".

"В ходе эксперимента мы меняли тип катализатора, количество воды и добавляли или убирали растворитель - этиловый спирт. Чтобы после высушивания материал имел меньше внутренних дефектов и пор, его необходимо превращать в гель медленно и равномерно. Как показали результаты, достичь этого позволяет использование очень малого количества водного аммиака - менее 0,1% от массы, - и добавления этилового спирта в исходную смесь", - рассказал начальник бюро новых разработок ПАО "ПНППК" Александр Возяков.

Так частицы диоксида кремния получаются более прозрачными и с меньшим количеством внутренних трещин, поэтому не нуждаются в столь длительной обработке, добавила профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ, доктор технических наук Светлана Порозова. "Подбор идеальных пропорций позволил сократить время термообработки готового геля при температуре 1200 градусов Цельсия с 60 до 10 часов. Качество конечного продукта при этом имело те же показатели плотности и пористости, что и после 60 часов обжига", - отметила Порозова.

По данным вуза, исследование ученых проводилось в рамках программы стратегического академического лидерства "Приоритет-2030". Его результаты будут полезны в тех областях, где активно применяется кварцевое стекло - в электронике, микроэлектронике, телекоммуникации для создания более мощных волокон интернет-кабелей, оптике и лазерной технике, а также в современных навигационных системах.