Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

В ИХС РАН для получения пористого стекла впервые был использован метод ионного обмена между щелочными катионами модельного стекла и расплавом солей. Данный эффект впервые был обнаружен в работе С. И. Свиридова [15]. Для формирования пористых стеклообразных материалов в работах [16, 17] было использовано модельное стекло состава 15К20- 15BaO 70SiO2 (далее KBaSi). Ионообменная обработка пластин модельного стекла проводилась в расплавах нитрата NaN 0 3 и LiNO 3 в интервале температур 300­ 500 °С при изотермической выдержке в течение 2-48 ч. Было установлено, что при обработке стекла KBaSi в расплаве NaN 0 3 на поверхности стекла происходит полная замена катионов K+ на Na+ и форма концентрационного профиля соответствует диффузионной кинетике, в случае с LiN 0 3 происходит полная замена катионов K+ и Ba2+ на Li+ (рис. 7) [16], хотя из литературных данных известно, что двухвалентные катионы значительно замедляют диффузионные процессы [18]. Таким образом, происходит существенное изменение химического состава исходного модельного стекла и характер концентрационного профиля уже не соответствует диффузионной кинетике, наблюдаемой в случае с нитратом натрия. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 414-423. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 414-423. Рис. 7. Электронные микрофотографии поверхности стекла KBaSi после обработки в расплаве нитрата лития, температура — 500 °С, время — 4 ч (вид образца сверху (а) и на сломе (б)) Замена K+ на Na+ и Li+ при неподвижной анионной матрице стекла связана с возникновением растягивающих напряжений, что приводит к образованию микротрещин. Проникновение солевого расплава в эти микротрещины является причиной аномально высокой глубины проникновения ионов натрия/лития в стекло, низкой химической устойчивости и необычного характера температурной зависимости удельной электропроводности. При температурах выше Tg, когда элементы кремнекислородной матрицы способны к изменению взаимного расположения, процесс ионообменного взаимодействия не зависит от направления потоков щелочных катионов. На основе пористых стёкол также изготавливаются композиты, содержащие внедрённые магнетики. Такие материалы способны обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля. В современной технике широко применяются материалы с одновременно существующими типами упорядочения: ферромагнитным, сегнето-, пьезоэлектрическим, что позволяет преобразовать энергии переменного магнитного поля в электрическое поле и наоборот. Для решения поставленных задач, связанных с формированием пористых стеклообразных материалов, было использовано модельное стекло состава 15K2O-20Fe2O3-65SiO2 мол. % (далее KFeSi), предварительно синтезированное и отожжённое в муфельной печи. Ионообменная обработка пластин модельного стекла проводилась в расплавах нитрата NaNO 3 и LiNO 3 в интервале температур 350­ 450 °С при изотермической выдержке в течение 6-24 ч. © Тюрнина Н. Г., Свиридов С. И., Тюрнина З. Г., 2024 419