Пермские ученые выяснили, как термическая обработка влияет на свойства кварцевого стекла
Кварцевое стекло — уникальный материал, сочетающий высокую прозрачность в широком диапазоне спектра (от ультрафиолетового до инфракрасного), чистоту материала, прочность, устойчивость к экстремальным температурам, лазерному излучению и радиации. Благодаря этому кварцевое стекло применяют в аэрокосмической промышленности, оптике и оптоэлектронике, фотонике и лазерных технологиях, солнечной энергетике, медицине и биотехнологиях. Перспективный способ его изготовления — золь-гель технология, которая заключается в создании материала из жидких растворов, превращении в ксерогель и последующей термической обработке. Но поведение геля при повышении температуры недостаточно изучено. Ученые Пермского Политеха провели эксперименты и выяснили, как оно влияет на изменения в структуре конечного продукта. Результаты исследований позволят оптимизировать процесс производства высококачественных изделий из кварцевого стекла.
Исследование опубликовано в сборнике материалов XIII Всероссийской конференции с международным участием «Химия твёрдого тела и функциональные материалы – 2024». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
По сравнению с традиционными способами золь-гель-метод требует меньше энергии. Также в процессе не образуются такие вредные вещества, как хлорсодержащие соединения, что делает его более экологичным и безопасным. Технология подразумевает создание раствора (золя) из мельчайших частиц диоксида кремния (SiO₂). Он загустевает и становится ксерогелем, который высушивают до состояния порошка и подвергают термической обработке, а затем плавят для получения нужных характеристик. Все это позволяет контролировать свойства материала на каждом этапе.
Термическая обработка – это критически важный этап в золь-гель технологии. От того, насколько качественно она проведена, зависят физические, химические и механические свойства получаемого кварцевого стекла. На сегодняшний день изменения ксерогеля в процессе недостаточно изучены. Даже небольшие отклонения во время нагрева могут сильно повлиять на свойства мелких частиц и в итоге вызвать появление пузырьков или неоднородностей в стекле. Это критично, например, для применения в оптике, электронике и фотонике, где требуется материал с минимальным количеством примесей.
Ученые Пермского Политеха изучили, как в процессе термической обработки меняется ксерогель, полученный по золь-гель технологии. Такие исследования ранее не проводились. Для определения результатов использовали специальный анализатор «Nova 1200e».
– Мы повышали температуру нагрева материала постепенно, начиная с 300 °C до 1200 °C, и на каждом этапе детально изучали, как трансформируются его свойства. Удельная поверхность ксерогеля в процессе термической обработки сократилась с 848 м2/г при 300 °С до 2,53 м2/г при 1200 °С, что говорит о значительном уплотнении. Очень активно поры начинают закрываться после 900 °C, соответственно особое внимание следует уделять диапазону 900–1200 °C. Для качественного, прочного и прозрачного стекла все поры должны быть закрыты, – комментирует Иван Ряпосов, доцент кафедры «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Полученные результаты позволят оптимизировать процесс термической обработки ксерогеля, что улучшит свойства кварцевого стекла, получаемого по золь-гель технологии. Исследования ученых Пермского Политеха пригодятся для применения в электронике, медицине, биотехнологии и химической промышленности. Материал находит активное применение в производстве линз, оптических волокон, ламп, УФ-излучателей, защитных покрытий и многом другом.
Telegram 
Дзен 
VK Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Космические силы США заказали 36 спутников для орбитального слоя системы противоракетной обороны Golden Dome. Контракты на общую сумму около 1,75 миллиарда долларов получили Sierra Space и L3Harris. Аппараты должны предупреждать о ракетных пусках и сопровождать цели, включая гиперзвуковые и баллистические ракеты.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно