Силикатные стекла используются в различных областях: от лабораторного оборудования до строительства и электроники. Из них производят, например, линзы, пробирки, стекловолокно, защитные покрытия и многое другое. Для улучшения качества готового продукта необходимо повышать прозрачность и достигать однородности стекломассы. Ученые Пермского Политеха разработали для этих целей новый подход. Изобретение ускорит получение изделий из стекла, которое при этом обладает однородным составом и не имеет физических недостатков. Кроме того материал получат с помощью технологии очистки кислых шахтных вод, что снижает уровень загрязнения окружающей среды.
В ПНИПУ в два раза улучшили качество стекла / © marc Colonna D’Istria, Unsplash
Для улучшения характеристик стекла при его изготовлении существуют два важных процесса. Осветление — удаление газовых включений (пузыриков) и различных твердых примесей из расплавленной стекломассы. Это значительно повышает прозрачность. И гомогенизация, которая нужна для достижения однородности расплавленного стекла. Она включает перемешивание, устранение нерасплавленных частиц, а также выравнивание температурного поля, тем самым обеспечивает равномерные физические и оптические свойства.
Ученые Пермского Политеха получили смесь солей (NH4)2 SO4 и Li2СО3 – непрерывные ускорители варки силикатных стекол в широком диапазоне температур стеклообразования. Они упрощают процессы осветления и гомогенизации расплава. Впервые был применен осадок – продукт очистки кислых шахтных вод в области стекловарения.
Шахтные воды проникают и накапливаются в шахтах, горных выработках и других сооружениях, созданных при добыче полезных ископаемых, таких как уголь, руда и другие минералы. Они могут возникать из различных источников в процессе деятельности человека. Из-за взаимодействия сульфидных минералов в шахтах происходит образование кислых вод, что может приводить к значительному загрязнению окружающей среды. Кислая среда вызывает вымывание тяжелых металлов (например, железа, меди, свинца, цинка), которые могут нанести вред экосистемам.
«Полученный нами готовый продукт имеет эффект синергии, то есть повышает как минимум в два раза явление осветления и гомогенизации стекломассы при совместном воздействии на процесс варки. В результате смесь – применяемый материал, который влияет на состав, изменяет вязкость и повышает перемешиваемость стекломассы за счет химических реакций. Он в целом значительно ускоряет процесс варки, а также снижает температуру на 20-50ºС, при которой завершается процесс осветления и гомогенизация стекла», – поделилась доктор технических наук, заведующий кафедрой «Теплогазоснабжение, вентиляция и водоснабжение, водоотведение» ПНИПУ Ольга Ручкинова.
У стекла, изготовленного с помощью изобретения политехников, повышена проницаемость для ультрафиолетовых лучей, стойкость к щелочам, кислотам и растрескиванию, а также увеличенная прочность в 1,5-2 раза.
Ученые Пермского Политеха впервые предложили смесь солей, которую получают в результате обработки отхода – кислой шахтной воды, в новом качестве – осветляющего и гомогенизирующего материала силикатных стекол. Полученный материал может использоваться круглогодично в любом регионе, как готовый продукт, расфасованный и герметично упакованный.
Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030». Федеральная служба по интеллектуальной собственности уже приняла положительное решение о выдаче патента на изобретение.
Комментарии
Молодцы.