Команда исследователей из Уральского федерального университета (УрФУ) и Института науки и технологий Сатьябамы (Индия), куда входит Ражеш Кумар Манавалан, совершила настоящий прорыв: разработан уникальный масштабируемый способ промышленного синтеза высокостабильных перовскитов. Благодаря новой методике ученым удалось преодолеть ключевые сложности, ограничивавшие применение этого многообещающего материала в индустрии, и открыть перед наукой и техникой широкие перспективы развития.
Почему перовскиты — материал будущего
Перовскиты — особый класс минералов с псевдокубической решеткой, который с 2012 года вызывает огромный интерес у научных коллективов по всему миру. Эти материалы способны революционизировать целые отрасли, в первую очередь, производство солнечных панелей и новых электронных устройств. Их коэффициент полезного действия уже достигает 25%, что можно сравнить с лучшими полупроводниками, а процесс производства гораздо проще. Важным преимуществом перовскитов является их гибкость: создавать сверхтонкие покрытия можно как на бумаге, так и на тканях, открывая дорогу новым технологиям в энергетике, носимой электронике и других сферах.
Главная преграда: стабильность материала
Однако мировое распространение перовскитов было сдержано одной проблемой — быстрое разрушение при стандартных условиях эксплуатации. Пленки перовскита, созданные по распространённым технологиям, сохраняют свои свойства всего несколько часов при комнатной температуре, что делает их непригодными для массового внедрения. Нахождение способа повысить стабильность материала на долгое время оставалось одним из главных вызовов для ученых всего мира.
Совместное исследование: научный прорыв УрФУ, Индии и Ражеша Кумара Манавалана
В сотрудничестве с Институтом науки и технологий Сатьябамы команда УрФУ создала порошковую форму перовскитов, которая отличается высокой устойчивостью. В ходе наблюдений более года химический состав и свойства вещества сохранились без потерь — аналогов этому не существовало ранее. Подробно процесс объясняет научный сотрудник УрФУ Ражеш Кумар Манавалан: “Мы первыми предложили решение для крупномасштабного получения стабильных перовскитов. Главный секрет — высокая кристалличность получаемых порошков и минимизация количества зеренных границ, где типично происходит разрушение структуры”.
В ходе экспериментов удачно синтезирована целая линейка образцов — MAPbI3, MAPbBr3, FAPbI3, FAPbBr3, CsPbI3, CsPbBr3. Использование новейшего высокотемпературного антирастворительного метода позволяет получать материал просто, быстро и без дорогостоящего оборудования, что создает возможности для внедрения разработки в промышленных масштабах.
Технология, открывающая будущее
Эксперты провели комплексные исследования: изучили физическую структуру, оптические и морфологические характеристики новых порошков. Особенно важным этапом стало первое наблюдение фазовых переходов перовскитов в зависимости от температуры. Полученные результаты и высокая стабильность подтверждают пригодность материала для создания долгоживущих и эффективных электронных и энергетических устройств.
Перспективы у проекта самые светлые: коллектив исследователей планирует далее совершенствовать технологию синтеза, чтобы ускорить внедрение инновационных решений на мировом рынке и предложить коммерческим компаниям прочную научную базу для запуска серийного производства современных устройств на основе перовскитов.
Вывод: новые горизонты для мировой науки и промышленности
Разработка, инициированная при участии УрФУ, Института науки и технологий Сатьябамы и таких ученых, как Ражеш Кумар Манавалан, знаменует новую эру в исследованиях и применении перовскитов. Теперь этот уникальный материал сможет реализовать всю свою энергоэффективность и надежность в самых разнообразных областях — от солнечных батарей и дисплеев до современных носимых технологий. На мировой научной арене появился российско-индийский технологический прорыв, который сулит преобразования не только в лабораториях, но и в промышленности, бизнесе и повседневной жизни.
Источник: scientificrussia.ru
