Основой дисплеев современных смарфонов являются искусственные сапфиры (монокристаллические корунды), которые получают из оксида алюминия высокой чистоты. Так как в России отсутствует крупнотоннажное производство этого сырья, предприятия вынуждены закупать его за рубежом по высоким ценам. В НИТУ «МИСиС» разработана высокорентабельная и безопасная технология получения оксида алюминия высокой чистоты. Запатентованная импортозамещающая технология за счет высокой экономической эффективности позволит обеспечить сырьем отечественных производителей монокристаллических корундов — основного элемента светодиодов и защитных стекол современных гаджетов.
Оксид алюминия высокой чистоты является важнейшим материалом для высокотехнологичных отраслей промышленности. Он используется как сырье для дальнейшей переработки в монокристаллические корунды, и далее — получения высококачественной оптики, твердотельных лазеров, изготовления пуленепробиваемых стекол, иллюминаторов, различных полупроводников, светодиодов и современных гаджетов.
Благодаря высокой степени светопропускания, превосходной твердости — 9 из 10 по минералогической шкале Мооса (второе место после алмаза) и износоустойчивости, монокристаллические корунды незаменимы в оптической и электронной промышленности.
Российские предприятия по производству монокристаллических корундов сотрудничают с ведущими мировыми компаниями. Например, «Монокристалл» является одним из основных поставщиков двухдюймовых пластин искусственного сапфира, из которых изготавливается панель для дисплеев смарт-часов Apple Watch. Но при этом, они вынуждены закупать дорогое импортное сырье — оксид алюминия, — минимальная цена которого составляет $9,5 — 11,0 за 1 кг. Это приводит к тому, что отечественные предприятия по производству монокристаллических корундов теряют рентабельность.
Как сообщила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова, «в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки» группа ученых НИТУ «МИСиС» под руководством кандидата технических наук, доцента кафедры цветных металлов и золота Андрея Лысенко разработала новую технологию производства высокочистого оксида алюминия, основанную на методе электрохимического окисления. Индустриальным партнером проекта является одно из крупнейших промышленных предприятий по производству алюминиевых порошков, входящее в Объединенную компанию РУСАЛ — ООО «СУАЛ—ПМ».
«Мы провели анализ современных и наиболее перспективных методов получения высокочистого оксида алюминия, которые основаны на гидролизе алкооксида алюминия, гидротермальном окислении и анодном растворении. Последний метод представляется наиболее безопасным с точки зрения промышленной реализации, при этом он универсален в отношении требований к исходному сырью. Мы определили оптимальные условия для всех технологических операций, в частности, для процесса электролиза был подобран состав электролита, необходимая плотность тока и режим его подачи», — пояснил руководитель проекта, доцент кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС» Андрей Лысенко.
На технологической площадке НИТУ «МИСиС» был создан экспериментальный образец установки для получения оксида алюминия высокой чистоты с производительностью
Разработанная технология отличается высокой безопасностью (технологический процесс не несет прямой угрозы для жизни человека и окружающей среды, имеющейся в альтернативных способах), экологичностью и малой энергозатратностью. При этом за счет простоты используемых операций и сравнительной дешевизны оборудования, технология легко масштабируется, и позволит обеспечить российских производителей искусственных сапфиров отечественным сырьем в промышленном объеме.
