Везде

ОХНМКоллоидный журнал Colloid Journal

  • ISSN (Print) 0023-2912
  • ISSN (Online) 3034-543X

Получение наноабразива для магнитореологического полирования кристаллов KDP

Вы можете
Код статьи
10.31857/S0023291224040016-1
DOI
10.31857/S0023291224040016
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Белов Д. В.
  • Аффилиация:
    Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН
    Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Том/ Выпуск
Том 86 / Номер выпуска 4
Страницы
407-421
Аннотация
Технология магнитореологического полирования широко применяется при обработке высокоточных оптических элементов. Одним из определяющих факторов в технологии магнитореологического полирования является природа и качество наноабразива в составе магнитореологической суспензии. В данном исследовании разработан способ золь-гель синтеза наносфер аморфного диоксида кремния, применяющегося в качестве наноабразива при магнитореологическом полировании водорастворимых кристаллов, используемых для изготовления нелинейно-оптических элементов лазерной техники. Технический результат достигнут введением в состав магнитореологической суспензии синтезированного наноабразива диоксида кремния. Представлены физико-химические характеристики полученного наноабразива. Результаты электронной микроскопии подтверждают сферическую морфологию частиц SiO2, а также установлено распределение частиц по размерам, варьирующееся в пределах 40–60 нм, что обеспечивает однородность и качество обработки поверхности оптических элементов магнитореологической суспензией. Структурные свойства наноабразива SiO2 были исследованы методом рентгеновской порошковой дифракции. Введение в состав магнитореологической суспензии наноабразива SiO2 позволило достичь высокого качества обработки и чистоты поверхности, а также обеспечило финишное полирование поверхности монокристаллов KDP до значения шероховатости не более 6 Å. Результаты работы представляют интерес для оптимизации процесса и совершенствования технологии магнитореологического полирования.
Ключевые слова
наноабразив золь-гель метод магнитореологическое полирование магнитореологическая суспензия монокристалл калия дигидроортофосфат KDP нелинейные оптические элементы наносферы SiO2 органозоль шероховатость поверхность
Дата публикации
15.07.2024
Год выхода
2024
Всего подписок
0
Всего просмотров
28

Библиография

  1. 1. Zhang L., Wang S., Li T., Zhu L., Ye Z. Properties of nonlinear optical absorption and refraction of rapidly grown KDP crystals // Ceramics International. 2024. V. 50. № 7. Part B. P. 11756–11765. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.01.080
  2. 2. Zhang S., Zong W. Micro defects on diamond tool cutting edge affecting the ductile-mode machining of KDP crystal // Micromachines. 2020. V. 11. № 12. P. 1102. https://doi.org/10.3390/mi11121102
  3. 3. Bogush G.H., Tracy M.A., Zukoski C.F. Preparation of monodisperse silica particles: Control of size and mass fraction // Journal of Non-Crystalline Solids. 1988. V. 104. № 1. P. 95–106. https://doi.org/10.1016/0022-3093 (88)90187-1
  4. 4. Lindberg R., Sjöblom J., Sundholm G. Preparation of silica particles utilizing the sol-gel and the emulsion-gel processes // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 1995. V. 99. № 1. P. 79–88. https://doi.org/10.1016/0927-7757 (95)03117-V
  5. 5. Singh L.P., Bhattacharyya S.K., Kumar R. et. al. Sol-Gel processing of silica nanoparticles and their applications // Advances in Colloid and Interface Science. 2014. V. 214. P. 17–37. https://doi.org/10.1016/j.cis.2014.10.007
  6. 6. Stöber W., Fink A., Bohn E. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range // Journal of Colloid and Interface Science. 1968. V. 26. № 1. P. 62–69. https://doi.org/10.1016/0021-9797 (68)90272-5
  7. 7. Koch C.C. Nanostructured materials. Processing, Properties and Applications. 2nd edition: Elsevier, 2006.
  8. 8. Wright J.D., Sommerdijk N.A.J.M. Sol-gel materials: Chemistry and applications. CRC Press, 2000. 136 p. https://doi.org/10.1201/9781315273808
  9. 9. Sakka S. Handbook of sol-gel science and technology: Applications of sol-gel technology. Springer Science & Business Media, 2005. 716 p.
  10. 10. da Silva A.S., dos Santos J.H.Z. Stöber method and its nuances over the years // Advances in Colloid and Interface Science. 2023. V. 314. P. 102888. https://doi.org/10.1016/j.cis.2023.102888
  11. 11. Хлебцов Б.Н., Буров А.М. Синтез монодисперсных силикатных частиц методом контролируемого доращивания // Коллоид. журн. 2023. Т. 85. № 3. С. 376–389. https://doi.org/10.31857/S0023291223600293
  12. 12. Зарипов А.К. Упругие свойства магнитных жидкостей // Коллоид. журн. 2021. Т. 83. № 6. С. 634–643. https://doi.org/10.31857/S0023291221060185
  13. 13. Cheng H., Yeung Y., Tong H. Viscosity behavior of magnetic suspensions in fluid-assisted finishing // Progress in Natural Science. 2008. V. 18. № 1. P. 91–96. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2007.07.007
  14. 14. Shulman Z.P., Kordonsky V.I., Zaltsgendler E.A. et. al. Structure, physical properties and dynamics of magnetorheological suspensions // International Journal of Multiphase Flow. 1986. V. 12. № 6. P. 935–955. https://doi.org/10.1016/0301-9322 (86)90036-4
  15. 15. Bossis G., Lacis S., Meunier A., Volkova O. Magnetorheological fluids // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002. V. 252. P. 224–228. https://doi.org/10.1016/S0304-8853 (02)00680-7
  16. 16. Jacobs S.D., Shorey A.B. Magnetorheological finishing: New fluids for new materials. In Optical Fabrication and Testing, 2000. p. OWB1. https://doi.org/10.1364/OFT.2000.OWB1
  17. 17. Bedi T.S., Singh A.K. Magnetorheological methods for nanofinishing – a review // Particulate Science and Technology. 2015. V. 34. № 4. P. 412–422. https://doi.org/10.1080/02726351.2015.1081657
  18. 18. Jacobs S.D. Manipulating mechanics and chemistry in precision optics finishing // Science and Technology of Advanced Materials. 2007. V. 8. № 3. P. 153–157. https://doi.org/10.1016/j.stam.2006.12.002
  19. 19. Русецкий А.М., Новикова З.А., Городкин Г.Р., Коробко Е.В. Разработка магнитоструктурирующихся жидкостей с управляемой реологией для технологии // Доклады НАН Беларуси. 2011. Т. 55. № 5. С. 97–104.
  20. 20. Глеб Л.К., Городкин Г.Р., Горшков В.А., Хлебников Ф.П., Семенов Е.В. Применение магнитореологических методов обработки оптических деталей на серии автоматизированных полировально-доводочных станков // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 4. С. 33–36.
  21. 21. Yu X.L., Yang W., Chen C.X., Zhu F.W. Magnetic composite fluid optimization for KDP crystal polishing based on a D-optimal mixture design // Applied Optics. 2023. V. 62. № 4. P. 1019–1026. https://doi.org/10.1364/AO.481344
  22. 22. Amir M., Mishra V., Sharma R., Ali S.W., Khan G.S. Polishing performance of a magnetic nanoparticle-based nanoabrasive for superfinish optical surfaces // Applied Optics. 2022. V. 61. № 17. P. 5179–5188. https://doi.org/10.1364/AO.456819
  23. 23. Бредихин В.И. Кристаллы типа KDP для мощных лазерных систем: проблемы скоростного роста и оптические свойства // Дисс. докт. физ.-мат наук. 2010. 274 с.
  24. 24. Андреев Н.Ф., Бабин А.А., Бредихин В.И., Ершов В.П. Производство крупногабаритной оптики из водорастворимых кристаллов // Фотоника. 2007. № 5. С. 34–37.
  25. 25. Белов Д.В., Беляев С.Н. Патент № 2808226 на изобретение “Состав магнитореологической суспензии для финишной обработки оптических элементов на основе водорастворимых кристаллов”, 28.11.2023 (по заявке № 2023122895 от 04.09.2023).
  26. 26. Lucovsky G. Low-temperature growth of silicon dioxide films: A study of chemical bonding by ellipsometry and infrared spectroscopy // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures. 1987. V. 5. № 2. P. 530–537. https://doi.org/10.1116/1.583944
  27. 27. Kim J.-T., Kim M.-C. Silicon wafer technique for infrared spectra of silica and solid samples (I) // Korean Journal of Chemical Engineering. 1986. V. 3. № 1. P. 45–51. https://doi.org/10.1007/BF02697522
  28. 28. Артамонова О.В., Сергуткина О.Р., Останкова И.В., Шведова М.А. Синтез нанодисперсного модификатора на основе SiO2 для цементных композитов // Конденсированные среды и межфазные границы. 2014. Т. 16. № 2. С. 152–162.
  29. 29. Хлуднева А.С., Карпов С.И., Ресснер Ф., Селеменев В.Ф. Структура и сорбционные свойства мезопористых кремнеземов, синтезированных при варьировании температуры и кремниевой основы // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21. № 5. С. 669–680. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3773
  30. 30. Васькевич В.В., Гайшун В.Е., Коваленко Д.Л. Синтез и исследование силикатных золь-гель покрытий для микро- и наноэлектроники // Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies. 2014. Т. 12. № 2. С. 279–293.
  31. 31. Peng X., Jiao F., Chen H., Tie G., Shi F., Hu H. Novel magnetorheological figuring of KDP crystal // Chinese Optics Letters. 2011. V. 9. № 10. P. 102201–102205. https://doi.org/10.3788/col201109.102201
  32. 32. Wang D., Shinmura T., Yamaguchi H. Study of magnetic field assisted mechanochemical polishing process for inner surface of Si3N4 ceramic components // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2004. V. 44. № 14. P. 1547–1553. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2004.04.024
  33. 33. Geng Z., Huang N., Castelli M., Fang F. Polishing approaches at atomic and close-to-atomic scale // Micromachines. 2023. V. 14. № 2. P. 343. https://doi.org/10.3390/mi14020343
  34. 34. Shorey A.B., Jacobs S.D., Kordonski W.I., Gans R.F. Experiments and observations regarding the mechanisms of glass removal in magnetorheological finishing // Applied Optics. 2001. V. 40. № 1. P. 20–33. https://doi.org/10.1364/ao.40.000020
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека