Ситаллы презентация

Ситаллы Лекция по «Общей технологии силикатов»

С и т а л л Название «ситалл», данное этому веществу одним из его создателей, составлено из слов «стекло» и «кристалл». Ситалл относится к стеклокристаллическим материалам. В ходе совершенствования технологии его производства ситалл приобрел ряд качеств, которые отсутствуют у стекла.

Применение ситаллов Особенности ситалла делают его редким по универсальности материалом. Он оказался способным удовлетворить высоким требованиям таких сфер, как ювелирное дело, ракетная и авиационная промышленности, производство астрономической оптики, микроэлектроника, лазерная техника, машиностроение. И это лишь краткий перечень отраслей, в которых применение ситаллов оказалось оправдано.

Ценные качества Правильнее будет сказать, что не сами свойства ситалла, а некоторые уникальные их сочетания сделали его таким востребованным. Высокая твердость – 8 единиц по шкале Мооса (для сравнения, алмаз имеет 10 единиц). По показателю твердости это вещество сопоставимо с закаленной сталью. Значительная прочность – ее предел находится около 250 мПа. Небольшая плотность – 2400-2900 кг/м3. Это наименьший показатель плотности среди всех видов стекла, следовательно, этот материал более легкий по весу. Способность выдерживать высокие температуры – до 1000 градусов по Цельсию не наступает плавление ни одного из видов ситалла. В зависимости от примесей, которые добавляют при его изготовлении, материал может обладать еще большей термоустойчивостью. Стойкость перед воздействием химических веществ. Отсутствие пористости – этот показатель равен нулю. Способность к электроизоляции.

Ценные качества В зависимости от назначения производимого образца, ситалл может иметь и другие свойства. На данный момент технология его производства делает возможным наделять его экземпляры следующими качествами: Абсолютная прозрачность. Наличие собственного магнитного поля. Способность проводить электрический ток (но ограниченная, ситалл может быть только полупроводником). Возможность пропускать радиоволны.

Возникновение ситалла Впервые материал, подобный описываемому, был создан в 1739 году Рене Реомюром, ставившим цель получить термостойкое стекло. Опыт был удачным, но дальнейшего развития эта история не получила. Лишь спустя два столетия наука снова вернулась к попыткам создать такое вещество. На этот раз ситалловое стекло быстро нашло себе место в промышленности.

Производство ситаллов Ситаллы изготавливают из тех же материалов, что и стекло, но для того, чтобы стекло закристаллизовалось, в него добавляют катализаторы. Для прозрачных ювелирных ситаллов - это микродозы золота, серебра, диоксида меди, которые в процессе варки растворяются в стекломассе. При термообработке происходит рост и образование кристаллов вокруг металлических частиц. Одновременно при низкотемпературной обработке материал приобретает определенную окраску. .

Производство ситаллов Процесс кристаллизации происходит в две стадии: вначале при температурах, близких к Тв, происходит образование зародышей кристаллов, которые растут до определенных размеров и вызывают кристаллизацию других фаз в стекле. В результате образуется жесткий кристаллический каркас, препятствующий деформированию изделия и позволяющий вести дальнейший процесс при более высокой температуре (900--1100° С). На этой стадии изделия полностью и равномерно закристаллизовываются. Структура ситаллов многофазная, состоит из зерен одной или нескольких кристаллических фаз, скрепленных между собой стекловидной прослойкой. Содержание кристаллической фазы колеблется от 30 до 95%. Размер оптимально развитых кристаллов обычно не превышает 1--2 мкм. По внешнему виду ситаллы могут быть непрозрачными и прозрачными (количество стеклофазы до 40%).

Производство ситаллов Ученым XX века удалось создать ситалл с мелкокристаллической структурой за счет увеличения скорости кристаллизации, происходящей при плавке, и умножения числа ее центров в обрабатываемой массе. Для этого в основу стали добавлять специальные компоненты – нуклеаторы и ускорители. Именно благодаря этой модификации технологии, у ситалла появилась характеристика прозрачности.

Развитие технологии Однако первые образцы имели непрезентабельный вид из-за примесей – использовались отходы металлургической промышленности. В результате получалось мутное стекло серого, болотно-зеленого оттенков. Впрочем, ситалловое стекло изначально не задумывалось как декоративный материал, максимум, что им могли украсить это полы в цехах. Оценив его прочность, устойчивость к температурному и химическому воздействию, этому материалу находили более практичное применение.

Перспективы применения Наука не остановилась на возможности задавать веществу нужную окраску. К данному моменту уже имеются способы распределять в материале зоны с определенными оптическими показателями. Это свойство в совокупности с прочностью и износостойкостью сделали ситалловое стекло идеальным материалом для изготовления сложной космической оптики. В строительстве авиационной и ракетной техники из этого материала делают переднюю часть аппарата, головной обтекатель, необходимую для преодоления сопротивления воздуха и ускорения полета. В нефтеперерабатывающей отрасли эксплуатируют ситалловые трубы. Слоем ситалла покрывают металлические детали автомобилей. Используется стеклокерамика и в производстве предметов быта – она идет на покрытия электрических плит, сковородок, кастрюль. На основе ситалла создаются стройматериалы повышенной прочности, например, стекломрамор. Из него изготавливают зубные коронки и костные протезы. Совершенствование технологии производства ситалла, тем временем, продолжается. Вероятно, в ближайшем будущем человечество услышит о новых его свойствах.