Ученые из России и Китая разработали композит, который позволит создавать для наземной и космической техники высокомощные, долговечные и устойчивые к перегреву осветительные устройства. Эта технология открывает перспективы как для производства автомобильных фар нового типа, так и для аппаратуры, предназначенной для изучения лунной поверхности.
Как сообщают «Известия», в ходе совместного проекта специалисты двух стран синтезировали композитный люминофор для создания мощных лазерных источников света, устойчивых к нагреву и способных функционировать в жестких условиях космоса.
Материал сочетает два ключевых компонента: один обеспечивает свечение, а другой — термостойкость. Благодаря этому композит выдерживает значительные тепловые нагрузки и сохраняет стабильность излучения в течение длительного времени.
«Нам удалось преодолеть проблему термического тушения свечения 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), а также Шанхайского института керамики Китайской академии наук.
В основе технологии лежит использование синих лазерных диодов. Они отличаются высоким КПД преобразования электроэнергии в свет, компактными размерами (сравнимыми с микросхемой), мощностью до нескольких ватт и относительно низкой стоимостью по сравнению с лазерами других цветов.
«Наша цель — разработать отечественную технологию производства преобразователей цвета с настраиваемыми оптико-термическими свойствами для компактных, энергоэффективных и высокомощных лазерных систем освещения. В перспективе мы планируем перейти к созданию самих источников высокомощного лазерного света», — пояснил 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 системы особенно перспективными для применений, где необходим мощный и стабильный световой поток, добавил ученый.
Безопасный для глаз водителей свет, близкий к естественному спектру, может быть использован в автомобильных фарах будущего. 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 в медицине, где от освещения нередко зависит успех хирургического вмешательства, подчеркнул доцент базовой кафедры физики твердого тела и нанотехнологий СФУ Максим Малокеев.
Стойкие к суровым условиям прожекторы высокой мощности необходимы для воздушных и подводных аппаратов. При этом достигнутые показатели термостойкости особенно актуальны для космической отрасли, поскольку в вакууме невозможно отведение тепла конвекционным способом.
Подобные осветительные комплексы могут применяться для анализа ландшафта при посадке на Луну и для деятельности на её поверхности — к примеру, в затенённых областях кратеров или в период продолжительной лунной ночи, считает главный инженер Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Андрей Новиков.
Использование неорганических керамических материалов в мощных светодиодах и лазерах представляет собой общемировую тенденцию. Как отмечает Косьянов, существующие сегодня люминофоры подвержены сильному перегреву при возбуждении лазерным излучением. Это ведёт к падению световой отдачи и скорой деградации вещества.
В июне 2025 года РИА «Новости» сообщали о запатентованном Северо-Кавказским федеральным университетом (СКФУ) компактном и износостойком источнике белого света, предназначенном для автомобильных фар и прожекторных систем.
Основу прибора составляет люминесцентная керамика, которая может преобразовывать падающий свет в излучение иного цвета. Белый свет формируется в результате смешения отражённого излучения исходного синего лазера и света, испускаемого преобразователем. В роли преобразующего элемента были использованы атомы церия (Се).
