Ученые из России и Китая разработали композит, который позволит создавать для наземной и космической техники высокомощные и долговечные источники света, не боящиеся перегрева. Эта разработка открывает перспективы как для производства автомобильных фар нового типа, так и для оборудования, предназначенного для изучения Луны.
Как сообщают «Известия», в ходе совместного проекта специалисты двух стран синтезировали композитный люминофор для создания мощных лазерных источников света, устойчивых к перегреву и способных работать в жестких условиях космоса.
Материал сочетает в себе два ключевых компонента: один обеспечивает свечение, а другой — термостойкость. Благодаря этому композит выдерживает интенсивный нагрев и сохраняет стабильность свечения в продолжительном режиме работы.
«Нам удалось преодолеть проблему теплового тушения и деградации при высоких мощностях — двухфазная структура материала обеспечивает эффективный отвод тепла», — отметил доцент базовой кафедры физики твердого тела и нанотехнологий СФУ Максим Малокеев.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда. В исследованиях участвовали сотрудники Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), Института автоматики и процессов управления ДВО РАН, Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (Кольцово) и Шанхайского института керамики Китайской академии наук.
В основе технологии лежат синие лазерные диоды. Они отличаются высоким КПД преобразования электроэнергии в свет, компактными размерами (сравнимыми с микросхемой), мощностью до нескольких ватт и относительно невысокой стоимостью по сравнению с лазерами других цветов.
«Наша цель — создать отечественную технологию производства преобразователей цвета с настраиваемыми оптико-термическими свойствами для компактных, энергоэффективных и высокомощных лазерных систем освещения. В перспективе мы планируем перейти к конструированию самих источников высокомощного лазерного света», — прокомментировал изданию руководитель проекта, директор НОЦ «Передовые керамические материалы» Политехнического института ДВФУ Денис Косьянов.
Лазерное освещение обладает преимуществами перед светодиодным. Его эффективность практически не падает при росте силы тока, а яркость существенно выше. Это делает такие решения особенно перспективными для применений, где необходим мощный и стабильный световой поток, пояснил специалист.
Безопасный для глаз водителей свет, близкий к естественному спектру, может быть использован в автомобильных фарах следующего поколения. Мощные, стабильные и долговечные источники белого света, длительно сохраняющие яркость, востребованы при создании лазерных телевизоров с большой диагональю и проекторов. Высокие требования к качеству цветопередачи предъявляются и в медицине, где от освещения нередко зависит успех хирургического вмешательства, добавил доцент базовой кафедры физики твердого тела и нанотехнологий СФУ Максим Малокеев.
Стойкие к суровым условиям мощные осветительные приборы необходимы для воздушных и подводных транспортных средств. При этом достигнутые показатели термостойкости представляют особую ценность для космической отрасли, поскольку в условиях вакуума охлаждение путем конвекции неосуществимо.
Подобные осветительные комплексы могут оказаться полезными для анализа ландшафта при лунной посадке и для деятельности на поверхности — к примеру, в затененных областях кратеров или в период продолжительной ночи на Луне, считает главный инженер Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Андрей Новиков.
Использование неорганических керамических материалов для создания мощных светодиодов и лазеров — общемировая тенденция. Как отмечает Косьянов, существующие на сегодня люминофоры подвержены сильному перегреву при возбуждении лазерным излучением. Это ведет к падению интенсивности свечения и скорой деградации вещества.
В июне 2025 года РИА «Новости» сообщали о запатентованном Северо-Кавказским федеральным университетом (СКФУ) компактном и износостойком генераторе белого света, предназначенном для автомобильных фар и прожекторов.
Основу этого прибора составляет люминесцентная керамика, которая может трансформировать падающий свет в излучение иного цвета. Белый свет образуется в результате смешения отраженного излучения исходного синего лазера и свечения, генерируемого конвертором. В роли преобразующего элемента были применены атомы церия (Се).
