Новые стеклообразные материалы и методы их синтеза Лекция 2

из газовой фазы
4) Перевод кристаллических фаз в аморфное состояние

из водных растворов
Электролитическое осаждение аморфных слоев

Катодное распыление
Осаждение аморфных слоев в тлеющем разряде
Химическое осаждение

из паровой фазы

ударной волны
Химические реакции с образованием аморфной фазы

газовой фазы
Кварцевое стекло:
мас.%:
SiO2 – 99,95;
Al2O3 – 0,01;
Fe2O3

– 0,004;
Na2O – 0,04;
K2O – 0,028;
MgO – 0,012

Вязкость расплава 104-107 Па∙с при температурах варки
(у многокомпонентных стекол ~1-10 Па∙с)
Традиционные методы варки невозможны

остаточное давление в начале 0,01-1 Па, в конце 102-103 Па
В

конце плавки подается азот (P = (1-2,5)∙106 Па)
В лабораторных условиях: плавка в кварцевой ампуле в молибденовом тигле (P~10-3 Па, T до 2000°С)
Плавка в стержневых вакуумных электропечах
Роторная горизонтальная печь
Вертикальная печь

Недостатки:
взаимодействие с графитом,
образование твердых растворов
SiO2 ↔ SiO + O2/2,
SiO2 + С ↔ SiO + + СО
SiO2 + + х SiO ↔ SiO2 ∙ х SiO

Марка КИ
Men+ ≤ 10-2 масс.%
ОН- < 5∙10-4 масс.%

~ 2100оС)
Расплав содержит много ОН – групп,

Механизмы образования ОН-групп:
1)

взаимодействие SiO2 с парами Н2О
2SiO4/2 + H2O ↔ 2SiO3/2∙OH – на поверхности;
2) взаимодействие SiO2 с Н2
2SiO4/2 + Н2 ↔ SiO3/2∙OH + Si+3O3/2.

Суммарная реакция:
SiO2 + Н2 ↔ ↔SiO + H2O.

Марки КУ, КВ
Men+ ≤ 10-2 масс.%
ОН- < (1,5-6)∙10-2 масс.%