Ситаллы и фотоситаллы

Реферат на тему:

Ситаллы и фотоситаллы

Выполнила студентка 5го курса

группы неорганической химии

Кекало Екатерина Александровна

Минск,

2006

Общие сведения о ситаллах и фотоситаллах.

В последние десятилетия создан и используется новый класс материалов – ситаллы (стеклокристаллические материалы), отличающиеся высокими показателями физико-механических свойств.

Ситаллы (стеклокристаллические материалы) - неорганические мате­риалы, получаемые направленной кристаллизацией различных стекол при их термической обработке. Состоят из одной или нескольких кристаллических фаз. В ситаллах мелкодисперсные кристал­лы (до 2000 нм) равномерно распределены в стекловидной матрице. Количество кристаллических фаз в ситаллах может составлять. 20-95% (по объему). Изменяя состав стекла, тип инициато­ра кристаллизации (катализатора) и режим термической обра­ботки, получают ситаллы с различными кристаллическими фазами и заданными свойствами. Впервые ситаллы были изготовлены в 50-х гг 20 века. Материалы, подобные ситаллам, за рубежом называются пирокерамом, девитрокерамом, стеклокерамом.

Ситаллы обладают высокой прочностью, твердостью, изно­состойкостью, малым термическим расширением, химической и термической устойчивостью, газо- и влагонепроницаемостью. По своему назначению могут быть разделены на технические и строительные. Технические ситаллы получают на основе систем: Li₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ , MO-Al₂ 0₃ -SiO₂ , Li₂ O-МО-А1₂ О₃ --SiO₂ , где M-Mg, Ca, Zn, Ba, Sr и др.; MgO-Al₂ O₃ --SiO₂ -K₂ O-F; МО-В₂ О₃ -А1₂ О₃ (где M-Ca, Sr, Pb, Zn); PbO-ZnO-B₂ O₃ -Al₂ O₃ -SiO₂ и др. По основному свойству и назначению подразделяются на высокопрочные, радиопро­зрачные химически стойкие, прозрачные термостойкие, из­носостойкие и химически стойкие, фотоситаллы, слюдоситаллы, биоситаллы, ситаллоцементы, ситаллоэмали, ситаллы со специальными электрическими свойствами.

Высокопрочные ситаллы получают главным образом на основе стекол систем MgO-Al₂ O₃ -SiO₂ (кордиеритовые составы) и Na₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ (нефелиновые составы). Для первых инициатором кристаллизации служит ТiO₂ ; σ_изг для них 240-350 МПа. Ситаллы нефелиновых составов после упрочнения ионообменной обработкой в расплавленных солях калия имеют σ_изг 1370 МПа. Области применения высокопрочных Ситаллов - ракето- и авиастроение (обтекатели антенн), радиоэлектро­ника.

Оптически прозрачные термостойкие и радиопрозрачные химически стойкие ситаллы получают на основе стекол системы Li₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ (сподумено-эвкриптитовые составы); инициатор кристаллизации-TiO₂ . В оптически прозрачных ситаллах размер кристаллов не превышает длины полуволны видимого света. Ситаллы, содержащие в качестве основных кристаллических фаз эвкриптит (Li₂ О • А1₂ О₃ • 2SiO₂ ) или спо­думен (Li₂ О • А1₂ О₄ • 4SiO₂ ), имеют, кроме того, темпера­турные коэффициенты расширения близкие к нулю, и иногда даже отрицательные - до - 5·10^-6 К^-1 . Области применения -космическая и лазерная техника, астрооптика. Введение в состав таких ситаллов активаторов люминесценции и специальных добавок позволяет применять их в солнечных батареях.

Износостойкие и химически стойкие ситаллы получают на осно­ве стекол CaO-MgO-SiO, (пироксеновые составы); ини­циаторы кристаллизации - фторид или оксид хрома. Отличаются высокой износостойкостью (истираемость 0,001 г/см² ) и стойкостью в различных химических средах. Применяются в текстиль­ной, химической, автомобильной промышленности, буровой и горнодобы­вающей технике.

Фотоситаллы обычно получают на основе стекол системы Li₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ со светочувствительными добавками (соединения Аu, Ag, Сu), которые под действием УФ облучения и дальнейшей тепловой обработки стекла способствуют его избирательной кристаллизации. Находят применение в микроэлектронике, ракетной и космической технике, оптике, полиграфии как свето­чувствительные материалы (например, для изготовления оптических пе­чатных плат, в качестве светофильтров).

Слюдоситаллы получают на основе стекол системы MgO - А1₂ О₃ - SiO₂ - К₂ О - F(фторфлогопитовые, фторрихтеритовые, фторамфиболовые составы). Сочетают вы­сокие механические и электрические свойства с хорошей механической обрабаты­ваемостью - их можно резать, сверлить, фрезеровать, шлифовать. Применяются в машиностроении для изготовления, деталей, подвергающихся трению и износу, а также в качест­ве материала для деталей сложной конфигурации.

Биоситаллы получают обычно на основе стекол системы СаО - MgO - SiO₂ - Р₂ О ₅ (апатито - волластонитовые составы). Высокая механическая прочность, биологическая совместимость с тканями организма позволяют использовать их в медицине для зуб