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

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 414-423. Transactions of the Kola Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 414-423. Причина наблюдаемых особенностей ионообменного процесса между стеклом 15K2O-20Fe2O3- 65SiO2 и расплавом солей (NaNO 3 , LiNO 3 ) состоит в том, что при температурах ниже температуры стеклования кремнекислородные группировки не могут изменять свою ориентацию и положение в пространстве. Замена щелочных катионов стекла на катионы с меньшим ионным радиусом r и, следовательно, с большей силой поля z/r2 приводит при T < Tg к возникновению растягивающих напряжений. Воздействие этих напряжений на микродефекты структуры стекла приводит к его разрушению с образованием локальных разрывов. Солевой расплав проникает в микротрещины и смещает границу раздела фаз вглубь от первоначальной поверхности раздела, увеличивая её площадь. В процессе синтеза в закалённом и отожжённом стекле формируется кристаллическая фаза магнетита Fe 3 O 4 , наличие которой свидетельствует о том, что стёкла обладают ферромагнитными свойствами, что подтверждается данными РФА. Таким образом, одним из главных преимуществ, заявленной технологии является то, что получаемые стёкла не требуют проведения никаких дополнительных термообработок для формирования в них магнитной фазы. При взаимодействии калиевых железосиликатных стёкол с расплавами нитратов лития и натрия образуется стеклообразная матрица с полимодальным распределением пор в широком диапазоне размеров от 1 до 1 0 мкм в зависимости от условий проведения ионообменной обработки стекла в расплаве солей. Удельная поверхность образцов стёкол KFS, обработанных в NаNOз и LiNO 3 при 450 °C в течение 9 ч, составляет 3,07 и 5,0 м2/г соответственно (рис. 8 ). Удельная пористость данных образцов составляет 0,033 см3/г для стекла, синтезированного в N N O 3 , и 0,041 см3/г — в LiNO 3 . Рис. 8 . СЭМ-микрофотографии стёкол KFS, обработанных в солевом расплаве LiNO 3 [16] Magnetic Field (Oe) Рис. 9. Зависимость намагниченности от величины магнитного поля для образца KFS, обработанного в расплаве NaNO 3 при 450 °С в течение 8 ч [16] Стёкла после ионного обмена показывают схожую общую картину пористой структуры, но при этом образец, который обрабатывался в расплаве нитрата лития, имеет явную кристаллическую фазу, что подтверждается результатами РФА. Измеренные зависимости намагниченности от величины магнитного поля в диапазоне магнитных полей от -90 до +90 кЭ указывают на наличие магнитного гистерезиса в исследуемых системах. На рис. 9 приведены зависимости для образца KFS, обработанного в расплаве NaNO 3 при температуре 450 °С в течение 8 ч, при двух разных температурах (рис. 9). Под руководством д-ра хим. наук И. А. Соколова в настоящее время проводятся исследования электро- и термостимулированных диффузионных процессов в щелочных фосфатных и силикатных ниобийсодержащих стёклах для описания воздействия фемтосекундного лазерного излучения на стеклообразные материалы при создании элементов градиентной оптики и лазерной записи. © Тюрнина Н. Г., Свиридов С. И., Тюрнина З. Г., 2024 420