Электролюминесценция представляет собой прямое преобразование электрической энергии в световую. Панели, обладающие таким свойством, состоят из подложки, диэлектрического, электролюминесцентного, защитного и проводникового слоев. Для создания каждого из них нужны определенные материалы: электролюминофор, диэлектрическая, проводниковая и защитная пасты.
Ученые Северо-Кавказского федерального университета разработали порошковый электролюминофор, отличительная особенность которого - наличие на поверхности частиц сульфида цинка тончайшего слоя другого вещества, а именно сульфида меди толщиной менее 400 нанометров. Он обеспечивает высокие яркостные характеристики материала при низковольтном возбуждении. Главный заказчик - предприятие "ОКБ" Аэрокосмические Системы", которое участвует в разработке российского среднемагистрального узкофюзеляжного пассажирского самолета МС-21. Именно ему необходимы материалы из университетской лаборатории.
Электролюминесцентные панели видел каждый, кто летал в самолете. Во время посадки и взлета, когда в салоне выключают освещение, видны светящиеся линии на полу - они обозначают дорожки к аварийным выходам. Это экономичный источник света, который удовлетворяет высоким технологическим запросам авиационной промышленности.
- В отличие от светодиодов, электролюминесцентные панели обладают рядом преимуществ. В авиастроении очень важен итоговый вес воздушного судна, борьба идет за каждый грамм, - рассказывает ведущий инженер лаборатории керамики и технохимии научно-лабораторного комплекса чистых зон физико-технического факультета СКФУ Станислав Кичук. - Вес панели примерно в пять раз меньше светодиодной ленты. Соответственно, воздушное судно сможет взять на борт больше груза и пассажиров.
Технология синтеза электролюминофоров разрабатывалась и в СССР, но в то время характеристики материалов были хуже. Напряжение, при котором работали советские панели, составляло 220 вольт. Панели, сделанные по технологии ученых из СКФУ, работают при напряжении 110 вольт, оставаясь такими же яркими. Соответственно, увеличиваются срок их службы и энергоэффективность.
Яркость панелей при напряжении 110 вольт - 80 кандел (соответствует яркости 80 свечей). Это считается очень хорошим показателем для подобных материалов. По словам Кичука, его можно увеличить, а также создать аэрозольные составы. Но спрос на них пока не сформировался. К тому же необходимо усовершенствовать некоторые технологические решения.
- В самолетах такие панели используются уже давно, но область их применения не ограничивается только авиацией. Из них, к примеру, можно делать рекламные щиты. В устройствах, куда невозможно поставить светодиодную матрицу из-за ее слишком большой массы, на помощь приходят люминесцентные модули. Это решение популярно в азиатских странах. ELD-дисплеи используют в военном, медицинском и промышленном оборудовании - там, где необходима сильная яркость, высокая скорость обновления и надежность. Электролюминесцентные панели можно сгибать, тем самым придавать им нужную форму - это еще одно их преимущество.
Как на российском, так и мировом рынке электролюминофоров большая потребность в такой продукции. Дело в том, что сейчас только пять компаний в США, Германии и Китае занимаются производством компонентов для электролюминесцентных панелей, так как для этого требуется высокотехнологичное оборудование. Лаборатория Северо-Кавказского федерального университета - единственная в России, которая производит данные компоненты. Из-за международных санкций материалы российских исследователей фактически заместили импортную продукцию, предвосхитив дефицит в отрасли.
Самолет МС-21 разрабатывается корпорацией "Иркут" совместно с входящим в ее состав ОКБ имени А. С. Яковлева. Впервые его представили широкой публике на МАКС-2019. Воздушное судно уже прошло летную сертификационную программу. Производство предположительно начнется в 2024 году.
МС-21 предназначен для перевозки пассажиров, багажа и грузов на внутренних и международных авиалиниях. Прогнозируется, что самолет станет конкурентом иностранным аналогам, таким как Boeing 737 MAX и Airbus A320neo. У российского воздушного судна самый широкий фюзеляж в классе среднемагистральных самолетов - 4,06 метра, что делает пребывание в нем пассажиров и экипажа практически настолько же комфортным, как и в широкофюзеляжных самолетах последнего поколения.