Получить высокопрочное стекло для стройки и космоса, применяя отходы горнодобывающей промышленности, смогли ученые СФУ в составе исследовательского коллектива. Такая замена чистых химических веществ, необходимых при производстве, способна удешевить готовую продукцию. Итоги представлены в издании «Журнал СФУ. Химия».
Стекла — тип материалов, химическая структура которых не упорядочена, как, например, в минералах. В бытовых оконных стеклах нет кристаллов, что обуславливает их хрупкость. В строительной индустрии и для производства кораблей, ракет и самолетов используется не аморфное стекло, а так называемые стеклокристаллические материалы (ситаллы) с повышенной прочностью и износостойкостью. Улучшение эксплуатационных характеристик выходит из-за частичного перехода неструктурированного расплава в мелкие кристаллы, которые «армируют» аморфный материал.
«В настоящее время стеклокристаллические материалы получают плавлением порошковых незапятнанных оксидных материалов (SiO2, MgO, Al2O3 и пр.) при высоких температурах. При этом процессы их очистки от примесей (прежде всего от красящих окислов) длительны и энергоемки. Кроме того, резервы рудного сырья, отвечающие требованиям сырьевых материалов для стекольной промышленности, истощаются с течением времени», — отметили специалисты в публикации.
Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Института космических технологий КНЦ СО РАН предложили использовать отходы горной промышленности вместо очищенных реагентов для производства стеклокристаллических материалов. Такая замена отправных реагентов позволила не только получить качественный продукт, но и снизить энергозатраты на процесс плавки из-за понижения требуемой температуры спекания веществ.
Сообразно тексту публикации, в лабораторных экспериментах ученые получили материал, прозрачный для видимого и инфракрасного излучения, что может быть необходимо при изготовлении посуды для химического разбора. В качестве исходных материалов исследователи использовали породы, содержащие известняк и дунит — минерал, который широко используется для стройки банных печей. Этот минерал встречается в природе в черном или темно-зеленом цвете, который, благодаря технологии изготовления стекла, теряется в процессе переработки.
Преимущество технологии — возможность регулирования химического состава расплава с выведением мажущих окислов металлов в металлическую фазу в процессе восстановительного плавления, отмечено в публикации.