Термодинамические свойства стекол на основе оксидов кальция и алюминия с добавкой оксида титана определили ученые химфака МГУ с коллегами из других научных организаций с целью оптимизации технологии их получения, 19 октября сообщает пресс-служба МГУ.

Полученные исследователями значения фундаментальных физико-химических параметров таких стекол позволит предсказывать их важнейшие свойства и оптимизировать технологии их получения.

Результаты исследования ученые МГУ, Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского и Университета Гренобль Альпы (Франция) представили в статье «Термодинамические свойства отдельных стекол в системе CaO-Al₂O₃-TiO₂», опубликованной в Journal of Non-Crystalline Solids.

Обычно основным компонентом стекол является стеклообразующий оксид, например, оксид кремния, фосфора или бора, а дополнительные компоненты в состав стекол включаются для придания им полезных свойств.

Первый автор работы, сотрудник лаборатории химической термодинамики кафедры физической химии химфака МГУ Анатолий Архипин рассказал о предмете их исследования:

«В нашей работе в качестве основного компонента был выбран оксид алюминия. В некотором роде это экзотика. Стекла на основе оксида алюминия подробно не изучены и мало распространены. Тем не менее их допирование (модификация добавками) может привести к довольно интересным и даже необычным функциональным свойствам».

Исследователи предположили, что поскольку вязкость стекол на основе Ca, Al, но с добавками титана уменьшается, то такое же поведение возможно и для их расплавов. Тогда добавка оксида титана к алюмокальциевым стеклам позволит снизить для промышленности экономические затраты при производстве таких стекол.

Поскольку термодинамические и структурные данные для такой трехкомпонентной системы практически отсутствуют, были проведены эксперименты для их определения, так как они необходимы для предсказания свойств стеклообразующих систем, а именно: устойчивости стекол относительно их кристаллических аналогов и вязкости расплавов для оптимизации промышленных технологий производства стекол.

«Мы провели ряд экспериментов на высокоточном термохимическом оборудовании и определили значения теплоемкости, стандартной энтропии (термодинамического состояния системы), энтальпи (энергии, доступной для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении) образования стекол в данной системе, — пояснил Анатолий Архипин. — Поскольку все термодинамические свойства связаны между собой строгими математическими соотношениями, полученные значения позволят рассчитать другие свойства данной системы, экспериментальное определение которых затруднено».

Такие расчеты дадут возможность уменьшить количество дорогостоящих и трудозатратных экспериментов для получения надежной информации, необходимой при производстве стекол, обладающих специальными функциональными свойствами.

В планах ученых продолжение исследований свойств этой трехкомпонентной системы и изучение влияния добавки оксида магния на термодинамические, динамические и структурные свойства подобных стекол.