नैनोसिंथेटिक्स या आभूषण ग्लास-सिरेमिक। पत्थर की विशेषताएं और विवरण। मूल गुणों के लक्षण

प्राचीन काल से लेकर आज तक, चमकीले, प्राकृतिक पत्थर एक विलासिता की वस्तु रहे हैं जो केवल उपलब्ध हैं एक संकीर्ण दायरे मेंचुने हुए लोगों। लेकिन सुंदरता पाने की चाहत बिना किसी अपवाद के हर किसी में अंतर्निहित होती है। सुंदरता की भारी मांग और प्राकृतिक खनिजों से इसे संतुष्ट करने में असमर्थता के कारण एनालॉग्स प्राप्त करने की आवश्यकता पैदा हुई है कीमती पत्थरकृत्रिम रूप से. में आधुनिक दुनियागहनों के लिए सिंथेटिक नमूने तैयार करने की कई सबसे सामान्य विधियाँ हैं, उनमें से एक ग्लास सिरेमिक नैनोक्रिस्टल है।

सीतल

यह कहना सुरक्षित है कि क्रिस्टल बनाने की प्रौद्योगिकियों के विकास में रूसी वैज्ञानिक सबसे आगे हैं। इस उद्योग में नवीनतम उपलब्धि ग्लास सिरेमिक नैनोक्रिस्टल के उत्पादन की तकनीक है। यह नाम दो शब्दों से बना है: सिलिकियम सी (सिलिकॉन) और एल्यूमीनियम अल। इसके मूल में, यह उच्च तापमान वाला एलुमिनोसिलिकेट ग्लास है। एक प्राकृतिक एनालॉग ओब्सीडियन, एक ज्वालामुखीय चट्टान है।

रूसी वैज्ञानिकों के एक अन्य आविष्कार, क्यूबिक ज़िरकोनिया की तुलना में, ग्लास सिरेमिक के कई फायदे हैं। एक रंगहीन, पारदर्शी पत्थर हीरे की लगभग पूर्ण नकल है, लेकिन पन्ना या नीलमणि के समान विशेषताओं के साथ क्यूबिक ज़िरकोनिया प्राप्त करना काफी मुश्किल है। बदले में, ग्लास सिरेमिक, पन्ना की नकल, अपने मापदंडों में प्राकृतिक क्रिस्टल के बहुत करीब है।

लाभ

पन्ना, नीलम, नीला पुखराज जैसे प्राकृतिक पत्थरों के लगभग समान विशेषताओं के साथ किफायती लागत, नए नैनो क्रिस्टल को आभूषण बाजार में बहुत लोकप्रिय बनाती है। पत्थर में एक अद्वितीय समान रंग और पारदर्शिता है।

रंग नाम के अनुरूप नीला पुखराज लंदन नीला, उनके कृत्रिम अनुकरण का नाम दिया गया सिटल लंदन.

पैराइबा सितालनकली दुर्लभ नीले टूमलाइन क्रिस्टल का व्यावसायिक नाम है।

विनिर्माण के दृष्टिकोण से, उत्पादन के दौरान जेवर, ग्लास सिरेमिक का एक और बहुत महत्वपूर्ण लाभ है - यह थर्मल शॉक के प्रति प्रतिरोधी है।

में पिछले साल काआभूषण उत्पादन में पत्थरों से उत्पादों की ढलाई की तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा है। इस प्रक्रिया का उपयोग करते समय, 1000 डिग्री से अधिक गरम की गई तरल धातु को पत्थरों के साथ एक सांचे में डाला जाता है। रंगीन क्यूबिक ज़िरकोनिया, विशेष रूप से बड़े वाले, बर्दाश्त नहीं कर सकते तेज़ गिरावटतापमान और या तो नष्ट हो जाते हैं या अपना रंग खो देते हैं। दूसरी ओर, सिटालेस, गुणवत्ता से समझौता किए बिना गरिमा के साथ ऐसे अधिभार का सामना कर सकता है, जिससे पत्थरों को स्थापित करने के लिए श्रम लागत को समाप्त करके उत्पादन लागत को काफी कम करना संभव हो जाता है।

हाल के दशकों में, गहनों में सिंथेटिक आवेषण का विशेष रूप से प्रतिनिधित्व किया गया है। नए नैनोक्रिस्टल के उद्भव ने इस उद्योग में प्रतिस्पर्धा को सक्षम कर दिया है। और, जैसा कि आप जानते हैं, प्रतिस्पर्धा प्रगति का इंजन है।

अन्य नकलों की तुलना में नए उत्पाद के निर्विवाद फायदे गहनों के निर्माण में ऐसे क्रिस्टल के बहुत व्यापक उपयोग से निर्धारित होते हैं। नवीनता एवं सुन्दरता आकर्षित करती है एक बड़ी संख्या कीजो लोग सस्ते लेकिन उत्तम आभूषण खरीदना चाहते हैं। यह मान लेना सुरक्षित है कि निकट भविष्य में "सिरेमिक ग्लास" शब्द आभूषण की दुकानों में अधिक से अधिक बार सुना जाएगा।

गहनों में पत्थरों से जड़े उत्पाद पसंदीदा बने हुए हैं। कीमती और अर्ध-कीमती आवेषण महंगे हैं। लागत कम करने और दुर्लभ या गायब क्रिस्टल को बदलने के लिए, जौहरी नैनोक्रिस्टल सहित सिंथेटिक या कृत्रिम रूप से विकसित पत्थरों का उपयोग करते हैं:

• हाइड्रोथर्मल;
• संश्लेषित;
• कांच-मिट्टी के पात्र।

सीताल आभूषण पत्थर

एनालॉग प्राकृतिक पत्थरआदर्श रूप से कीमती और अर्ध-कीमती आवेषण के गुणों का अनुकरण करें जेवर. किसी गैर-पेशेवर व्यक्ति के लिए इसमें अंतर करना कठिन है कृत्रिम उत्पादएक प्राकृतिक रत्न से.

नैनोक्रिस्टल के उत्पादन का विकास और महारत मॉस्को रिसर्च इंस्टीट्यूट में भूवैज्ञानिक और खनिज विज्ञान के उम्मीदवार के. अवक्यान के नेतृत्व में रूसी आभूषण कंपनी फॉर्मिका ग्रुप ऑफ कंपनीज की भागीदारी के साथ हुई।इसका आधार ओब्सीडियन के गुणों को लिया गया, एक ज्वालामुखीय चट्टान जिसमें एल्युमिनोसिलिकेट ग्लास और छोटे बीज क्रिस्टल होते हैं।

कृत्रिम खनिज - ग्लास-सिरेमिक पत्थर। यह क्या है (पदार्थ की उत्पत्ति) नैनोक्रिस्टल के निर्माण की तकनीक द्वारा निर्धारित की जाएगी। उत्पादन दो ऑक्साइड पर आधारित एक बहुघटक उच्च तापमान संरचना के उत्पादन पर आधारित है: SiO2 और Al2O3, जो कई कीमती और अर्ध-कीमती पत्थरों के मुख्य घटक हैं।

उत्पादन तकनीक तकनीकी ग्लास सिरेमिक प्राप्त करने की प्रक्रिया के समान है। आवश्यक विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए धातु योजकों का चयन करके रंग सीमा, पारदर्शिता और अन्य गुण प्राप्त किए जाते हैं।

अलग-अलग पारदर्शिता के पत्थर बनाने की तकनीकें विकसित की गई हैं:

• अस्पष्ट;
• पारदर्शी;
• पारदर्शी।

ग्लास-सिरेमिक पत्थरों का उत्पादन स्थापित किया गया है उच्च गुणवत्ता, रंग, अपवर्तक सूचकांक, घनत्व में प्राकृतिक कीमती और अर्ध-कीमती पत्थरों से अप्रभेद्य:

विनिर्माण की विशिष्टता हमें आंचलिक रंग (बकाइन-पीला) जैसे अमेट्रिन जैसे पत्थर प्राप्त करने की अनुमति देती है। नैनोमेटल्स के कई फायदे हैं:

1. कम कीमत - आपको कीमती पत्थरों के अनुरूप गहने चुनने की अनुमति देती है।
2. उच्च पारदर्शिता.
3. कोई समावेशन नहीं.
4. रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पाद की डिज़ाइन संभावनाओं का विस्तार करती है; क्रिस्टल का रंग यथासंभव आदर्श संकेतकों के करीब होता है।
5. विभिन्न आकारों के क्रिस्टल का निर्माण।
6. वे अच्छी तरह से पॉलिश और संसाधित हैं - कटौती की पूरी श्रृंखला को निष्पादित करने की क्षमता।

"पत्थर से ढलाई" तकनीक (तापमान स्थिरता की आवश्यकता होती है) का उपयोग करके गहनों के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।विनिर्माण प्रक्रिया का सार यह है कि पत्थरों को उत्पाद में स्थापित नहीं किया जाता है, बल्कि एक मोम मॉडल में स्थापित किया जाता है, जो एक कास्टिंग मोल्ड में संलग्न होता है। कम पिघलने वाला पदार्थ पिघल जाता है।

इसके बाद, उच्च तापमान वाली धातु को परिणामी शून्य में डाला जाता है। ठंडा होने के बाद, जो कुछ बचा है वह इन्सर्ट को सुरक्षित करना है। ग्लास सिरेमिक के उपयोग ने तापमान तनाव के प्रभाव में पत्थरों के विरूपण की समस्या को हल कर दिया।

तुलना के लिए, ज्वेलरी ग्लास सिरेमिक (सी) और उनके प्राकृतिक एनालॉग्स (ए) के मुख्य औसत संकेतक दिए गए हैं: एनालॉग / ग्लास सिरेमिक (ए/सी)।

नैनोक्रिस्टल विनिर्माण प्रौद्योगिकी की उत्कृष्ट कृतियाँ:

निर्माण का इतिहास, तकनीकी सिरेमिक ग्लास का उत्पादन

1739 में, रसायनज्ञ रेउमुर आर. ने, ग्लास क्रिस्टलीकरण के प्रयोगों के परिणामस्वरूप, पॉलीक्रिस्टलाइन चीनी मिट्टी के बरतन प्राप्त किए जो उच्च तापमान भार का सामना कर सकते थे। वह अपने प्रयोग को दोहराने में असमर्थ था, लेकिन सामग्री प्राप्त करने का तथ्य इतिहास में दर्ज किया गया और बाद में इसे ग्लास-सिरेमिक कहा गया। केवल 20वीं शताब्दी में वैज्ञानिकों ने अद्भुत भौतिक गुणों के साथ ग्लास सिरेमिक बनाने के विचार को पुनर्जीवित किया।

"सिरेमिक ग्लास" नाम दो शब्दों से बना है: "ग्लास" और "क्रिस्टल"।इसे मॉस्को केमिकल टेक्नोलॉजी इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर आई. आई. कितायगोरोडस्की द्वारा उपयोग में लाया गया, जिन्होंने ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्री के उत्पादन की प्रक्रिया विकसित की। किसी आविष्कार का लेखक माने जाने के अधिकार को लेकर अभी भी विवाद हैं।

न्यूयॉर्क के वैज्ञानिक डोनाल्ड स्टुकी, जिन्होंने इस सामग्री को "पाइरोकर्स" नाम दिया, का दावा है कि 1957 में यह बाकी सभी से आगे था। फॉर्मिका कंपनी को 90 के दशक में रंगीन ग्लास सिरेमिक (नैनोक्रिस्टल) के उत्पादन के लिए पेटेंट प्राप्त हुआ। आज, बेहतर विशेषताओं वाले ग्लास-क्रिस्टलीय पदार्थों का अध्ययन और विकास जारी है।

उद्योग में ग्लास सिरेमिक के उत्पादन के तरीके आभूषण नैनोक्रिस्टल के उत्पादन का आधार निर्धारित करते हैं। उत्पादन में निम्नलिखित चरण होते हैं:

1. उत्पाद विभिन्न रासायनिक संरचनाओं के साथ बहुरूपी ग्लास से बनाए जाते हैं, जिसमें त्वरक और न्यूक्लियेटर शामिल होते हैं जो क्रिस्टलीकरण को तेज करते हैं और इसकी विशेषताओं को बदलते हैं।
2. प्रथम चरण - उष्मा उपचार 500-700°C पर. क्रिस्टलीकरण केंद्र बनते हैं।
3. अगला चरण 900-1100°C तक गर्म करना है। एक क्रिस्टलीय चरण विकसित होता है।

ग्लास सिरेमिक की विशेषताओं में परिवर्तन अलग-अलग तरीकों से प्राप्त किया जाता है:

• कांच के प्रकार;
• उत्प्रेरक;
• तापमान उपचार मोड (क्रिस्टल की आंतरिक संरचना बदल जाती है);
• आवेदन विभिन्न प्रकार केविकिरण.

कांच उत्पादन के तरीके:

• खींचना;
• उड़ाना;
• लुढ़कना;
• दबाना।

क्रिस्टलीकरण त्वरक:

• अलौह और दुर्लभ पृथ्वी धातुओं का समूह;
• विभिन्न धातुओं के लवणों के ऑक्साइड और व्युत्पन्न;
• फ्लोराइड्स;
• सल्फर, सल्फेट्स, कोक;
• सल्फाइड.

सीटालेस को कभी-कभी ग्लास सिरेमिक भी कहा जाता है। क्रिस्टल जाली कांच और चीनी मिट्टी के बीच का मिश्रण है। ग्लास सिरेमिक की संरचना में निम्नलिखित गुण हैं:

सामग्री उत्पादन तकनीक और प्रक्रिया नियंत्रणीयता हमें उन्हें अतिरिक्त विशेषताएँ प्रदान करने की अनुमति देती है:

• पारदर्शिता;
• रेडियो पारदर्शिता;
• अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र रखना;
• अर्धचालक.

ग्लास सिरेमिक के अनुप्रयोग

विभिन्न उद्योगों में ग्लास सिरेमिक का उपयोग इसके गुणों और इसे विभिन्न गुणों से संपन्न करने की क्षमता के कारण होता है।

उच्च शक्ति ग्लास सिरेमिक:

• विमान निर्माण;
• रॉकेट विज्ञान;
• रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स.

इसके अलावा हमारे पत्थरों के भी अपने उपयोग हैं:

1. पारदर्शी कांच सामग्री (गर्मी प्रतिरोध और रेडियो पारदर्शिता) - एस्ट्रो-ऑप्टिक्स, लेजर तकनीक।
2. घिसाव और रसायन-प्रतिरोधी - कपड़ा, रसायन, मोटर वाहन उद्योग, खनन इंजीनियरिंग।
3. फोटोसिटॉल - माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टिक्स, प्रिंटिंग में।
4. मीका-सीटल्स - मैकेनिकल इंजीनियरिंग में।

ऑप्टिकल ग्लास का घनत्व, रसायनों और उच्च तापमान का प्रतिरोध, और यांत्रिक शक्ति विभिन्न प्रकाशिकी के उत्पादन की अनुमति देती है। उत्पादों का उपयोग जमीन और अंदर किया जाता है वाह़य ​​अंतरिक्ष. दुनिया भर में दो कंपनियां हैं जिनके पास ऐसी तकनीक और उत्पादन है। लेकिन केवल रूस में ही पूर्ण-चक्र उत्पादन होता है।

रूसी ऑप्टिकल ग्लास प्लांट दूरबीनों के लिए प्रकाशिकी का उत्पादन करता है।ऑप्टिकल बाज़ार में विनिर्माण ऑर्डरों की हिस्सेदारी एक तिहाई है। फैक्ट्री लगभग 6.0 मीटर व्यास वाले दर्पणों के लिए ब्लैंक का उत्पादन कर सकती है। ज़ेलेंचुकस्काया गांव के पास वेधशाला में स्थापित बीटीए (बड़े अज़ीमुथ टेलीस्कोप) का मुख्य परावर्तक आकार समान है।

संयंत्र उत्पाद स्थापित:

• फोल्क्स परियोजना की दूरबीनों पर;
• चीन में स्पेक्ट्रोस्कोप पर अंतरिक्ष के विशाल क्षेत्रों का अवलोकन करना;
• यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला में;
• इटली और भारत में दूरबीनों पर।

बोल्शोई के मुख्य दर्पण की रचना
दक्षिण
अफ्रीकी दूरबीन में 91 ग्लास-सिरेमिक तत्व शामिल हैं रूसी उत्पादन. JSC "LZOS" सीताल SO115M के उत्पाद अल्ट्रा-लो थर्मल विस्तार की एक सामग्री है, जिसके कारण खगोलीय दर्पणों के निर्माण के लिए इसका उपयोग किया जाता है उच्च प्रदर्शनसटीकता का अंश।

यह ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्रियों के अनुप्रयोगों की संपूर्ण श्रृंखला नहीं है। विज्ञान स्थिर नहीं रहता.

नई प्रौद्योगिकियाँ विकसित की जा रही हैं। शायद निकट भविष्य में, वैज्ञानिक नई खोजों से प्रसन्न होंगे और ग्लास सिरेमिक के अनुप्रयोग के क्षेत्रों का विस्तार करेंगे।

व्याख्यान की रूपरेखा

सिटाल्स, सिरेमिक और उनके अनुप्रयोग

व्याख्यान 2.6

1. सीताल और उनका अनुप्रयोग..

2. सामान्य जानकारीसिरेमिक सामग्री के बारे में

3. सिरेमिक के उत्पादन में तकनीकी चक्र की विशेषताएं।

4. सिरेमिक सामग्रियों का वर्गीकरण और गुण।

साहित्य

सीताल ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्री हैं जो एक विशेष संरचना के ग्लास के लगभग पूर्ण उत्तेजित क्रिस्टलीकरण द्वारा प्राप्त की जाती हैं। वे साधारण कांच और चीनी मिट्टी की चीज़ें के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा करते हैं। सीटल नाम स्वयं शब्दों से आया है सिलिकेटऔर क्रिस्टल;नाम इस तथ्य पर जोर देता है कि पहले ग्लास-क्रिस्टलीय पदार्थों में से कुछ क्रिस्टलीकृत सिलिकेट ग्लास के आधार पर प्राप्त किए गए थे। विदेशों में, ग्लास सिरेमिक को ग्रीक शब्दों से पाइरोसेराम कहा जाता है "पाइरोस" -आग और "केरामिकोस" -मिट्टी। नाम का पहला भाग इस तथ्य के कारण है कि ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्री पहली बार विदेशों में लिथियम ऑक्साइड युक्त ग्लास के आधार पर प्राप्त की गई थी, जो चमकती थी उच्च तापमानउग्र प्रकाश, और दूसरा - इस तथ्य के साथ कि ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्री को कभी-कभी ग्लास-सिरेमिक नहीं कहा जाता था। कांच का एक नुकसान स्थानीय क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया है - विचलन, जो कांच उत्पादों के गुणों में विविधता और गिरावट की उपस्थिति की ओर जाता है। यदि क्रिस्टलीकरण नाभिक को जन्म देने वाले पदार्थों के एक या अधिक योजक को क्रिस्टलीकरण के लिए प्रवण चश्मे की संरचना में पेश किया जाता है, तो उत्पाद की पूरी मात्रा में कांच की क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया को उत्तेजित करना और एक समान माइक्रोक्रिस्टलाइन संरचना के साथ एक सामग्री प्राप्त करना संभव है। .

ग्लास सिरेमिक के उत्पादन की तकनीक में कई ऑपरेशन शामिल हैं। सबसे पहले, एक उत्पाद को कांच को पिघलाकर बनाया जाता है और 500-700 और 900-1100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर दो-चरणीय ताप उपचार के अधीन किया जाता है। पहले चरण में, क्रिस्टलीकरण नाभिक का निर्माण होता है, और दूसरे में, क्रिस्टलीय चरणों का विकास होता है। प्रक्रिया के अंत तक क्रिस्टलीय चरणों की सामग्री 95% तक पहुंच जाती है, और क्रिस्टल का आकार 0.01 से 1 माइक्रोन तक होता है।

कांच का क्रिस्टलीकरण फोटोकैमिकल और उत्प्रेरक प्रक्रियाओं के कारण हो सकता है। पहले मामले में, क्रिस्टलीकरण केंद्र धातुओं (चांदी, सोना, तांबा, एल्यूमीनियम, आदि) के सबसे छोटे कण होते हैं, जो विकिरण के प्रभाव में ग्लास बनाने वाले संबंधित ऑक्साइड से निकलते हैं, जिसके बाद गर्मी उपचार विकसित होता है। छवि। फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, आमतौर पर इसका उपयोग किया जाता है पराबैंगनी विकिरण. ताप उपचार के दौरान, क्रिस्टलीय धातु के कणों के आसपास बनते और बढ़ते हैं। उसी समय, विकास के दौरान, सामग्री एक निश्चित रंग प्राप्त कर लेती है। इस प्रकार प्राप्त ग्लास-क्रिस्टलीय पदार्थ कहलाते हैं फोटोइस्टॉल.यदि आप उत्पाद की पूरी सतह को नहीं, बल्कि केवल कुछ क्षेत्रों को विकिरणित करते हैं, तो आप एक निश्चित मात्रा में स्थानीय क्रिस्टलीकरण का कारण बन सकते हैं।

निकटवर्ती कांचयुक्त क्षेत्रों की तुलना में क्रिस्टलीकृत क्षेत्र हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड में अधिक आसानी से घुल जाते हैं। यह नक़्क़ाशी को उत्पादों में छेद, अवकाश आदि उत्पन्न करने की अनुमति देता है।

ग्लास सिरेमिक के निर्माण की तकनीक सरल हो जाती है यदि ऐसे यौगिक जो ग्लास पिघल में घुलनशील होते हैं या पिघल से आसानी से क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं, उन्हें क्रिस्टलीकरण उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है। ऐसे यौगिकों में TiO 2, FeS, B 2 O 3, Cr 2 O 2, V 2 O 5, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के फ्लोराइड और फॉस्फेट शामिल हैं। उत्प्रेरक क्रिस्टलीकरण के साथ, प्रारंभिक विकिरण की कोई आवश्यकता नहीं है। परिणामी ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्री कहलाती है थर्मोसिटल्स

सीताल्स - घनी सामग्रीसफेद से भूरे रंग तक, जो यांत्रिक शक्ति और रासायनिक प्रतिरोध में वृद्धि की विशेषता है, और उच्च ढांकता हुआ और तापमान गुणों का भी संयोजन है, जो उन्हें व्यापक आवृत्ति रेंज में काम करने वाले कई इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है।

सामान्य ग्लास के विपरीत, जिसके गुण मुख्य रूप से इसकी रासायनिक संरचना से निर्धारित होते हैं, ग्लास सिरेमिक के लिए संरचना और चरण संरचना निर्णायक महत्व की होती है। कारण बहुमूल्य संपत्तियाँग्लास सिरेमिक का लाभ उनकी असाधारण महीन दानेदार, लगभग आदर्श पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना में निहित है। ग्लास सिरेमिक के गुण आइसोट्रोपिक हैं। उनमें बिल्कुल कोई चिपचिपा सरंध्रता नहीं है। प्रसंस्करण के दौरान सामग्री का संकोचन नगण्य है। उनका उच्च घर्षण प्रतिरोध उन्हें सतह दोषों के प्रति असंवेदनशील बनाता है।
ग्लास सिरेमिक का घनत्व 2400-2950 किग्रा/एम3 की सीमा में है, झुकने की ताकत 70-350 एमपीए है, तन्यता ताकत 112-161 एमपीए है, संपीड़न ताकत 7000-2000 एमपीए है। लोचदार मापांक 84 - 141 जीपीए। ग्लास सिरेमिक की मजबूती तापमान पर निर्भर करती है। उनकी कठोरता कठोर स्टील (वी - 7000-10500 एमपीए) की कठोरता के करीब है। वे अत्यधिक घिसाव प्रतिरोधी हैं (ftr = 0.07-0.19)। रैखिक विस्तार गुणांक (7-300) 10-7 एस-1 की सीमा में है। उनके बढ़े हुए घनत्व के परिणामस्वरूप, ग्लास-सिरेमिक तापीय चालकता में ग्लास से बेहतर होते हैं। उच्च ताप प्रतिरोध D t = 50 -9000C। ग्लास सिरेमिक का उपयोग उनके गुणों से निर्धारित होता है।

ग्लास सिरेमिक के ब्रांड के पदनाम में, एसटी अक्षर के बाद मूल्य ए और विकास की श्रृंखला का संकेत दिया जाता है। उदाहरण के लिए, ग्लास सिरेमिक ST-50-1 में रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक 50·10 -7 1/°K के बराबर होता है। घनत्व 2.3-2.8 ग्राम/सेमी3।

सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ग्लास सिरेमिक की विशिष्ट विशेषताएं नीचे दी गई हैं।

जल अवशोषण 0.01%

रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक (12-120)×10 -7 K -1

विशिष्ट तापीय चालकता 0.8-2.5 W/(m×K)

विशिष्ट आयतन प्रतिरोधकता 10 8 -10 12 ओम×मीटर।

टीजीडी (एफ=10 6 हर्ट्ज) (10-800)×10 -4।

कई ग्लास सिरेमिक रासायनिक रूप से हाइड्रोफ्लोरिक (एचएफ) एसिड और क्षार के प्रति प्रतिरोधी होते हैं। ग्लास सिरेमिक की कीमत अधिक नहीं है।

उनके तकनीकी उद्देश्य के अनुसार, ग्लास सिरेमिक को इंस्टॉलेशन और कैपेसिटर ग्लास में विभाजित किया गया है।

इंस्टॉलेशन ग्लास-सिरेमिक का उपयोग हाइब्रिड एकीकृत सर्किट और निष्क्रिय असतत तत्वों (उदाहरण के लिए, पतली-फिल्म प्रतिरोधकों में) के लिए सब्सट्रेट के रूप में किया जाता है।

ग्लास सिरेमिक कैपेसिटर का लाभ सिरेमिक कैपेसिटर की तुलना में उनकी बढ़ी हुई विद्युत शक्ति है।

नियंत्रित क्रिस्टलीकरण का उपयोग करके एक विशेष संरचना के ग्लास से सीताल या ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्री प्राप्त की जाती है। वे साधारण कांच और चीनी मिट्टी की चीज़ें के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा करते हैं, यही कारण है कि उन्हें कभी-कभी कहा जाता है कांच चीनी मिट्टी की चीज़ें. ग्लास सिरेमिक की संरचना बहुत छोटे (आकार 0.01-1 माइक्रोन) यादृच्छिक रूप से उन्मुख क्रिस्टल (60-95%) और अवशिष्ट ग्लास (40-5%) का मिश्रण है। मूल कांच के अनुसार रासायनिक संरचनाअवशिष्ट ग्लास से भिन्न होता है, जिसमें आयन जो क्रिस्टल का हिस्सा नहीं होते हैं जमा होते हैं। यह संरचना डबल एनीलिंग के बाद ग्लास उत्पादों में बनाई जाती है: पहली एनीलिंग क्रिस्टलीकरण केंद्र बनाने के लिए आवश्यक होती है, दूसरी एनीलिंग तैयार केंद्रों पर क्रिस्टल बढ़ाने के लिए होती है। क्रिस्टल बनाने के लिए, Li 2 O, TiO 2, Al 2 O 3 और अन्य यौगिकों को चश्मे में डाला जाता है।

क्रिस्टलीकरण केंद्रों के गठन के आधार पर, ग्लास सिरेमिक को थर्मोसिटॉल और फोटोसिटॉल में विभाजित किया जाता है। थर्मोसिटॉल में, ऑक्साइड या फ्लोराइड NiO 2, P 2 O 5, NaF और अन्य (कई प्रतिशत) का उपयोग क्रिस्टलीकरण केंद्र बनाने के लिए किया जाता है। जब थर्मोसाइटल को एनील्ड किया जाता है, तो एक उच्च और समान क्रिस्टल घनत्व प्राप्त होता है। फोटोसिटॉल सोने, चांदी, प्लैटिनम या तांबे की छोटी मात्रा का उपयोग करते हैं। क्रिस्टलीकरण केंद्र पराबैंगनी प्रकाश विकिरण और एनीलिंग के प्रभाव में बनते हैं। एनीलिंग के बाद गैर-विकिरणित क्षेत्र अनाकार बने रहते हैं।

फोटोसिटॉल का उपयोग प्रकाश संवेदनशील सामग्री के रूप में किया जाता है। थर्मोसिटल्स के सार्वभौमिक अनुप्रयोग हैं: पहनने के लिए प्रतिरोधी सामग्री के रूप में उनका उपयोग हाइड्रोलिक मशीनों, घर्षण इकाइयों और सुरक्षात्मक एनामेल्स के हिस्सों के लिए किया जाता है; मजबूत, स्थिर डाइलेक्ट्रिक्स के रूप में - रेडियो घटकों, सर्किट बोर्डों आदि के लिए।

कांच के मुख्य नुकसानों से छुटकारा पाने और यांत्रिक और थर्मल प्रभावों के प्रति इसके प्रतिरोध को बढ़ाने की इच्छा ने, नियंत्रित क्रिस्टलीकरण के माध्यम से, एक नई क्रिस्टलीय सामग्री - ग्लास सिरेमिक का निर्माण किया। सीताल अपनी महीन-क्रिस्टलीय सूक्ष्म संरचना में कांच से भिन्न होता है, जिसमें क्रिस्टल का आकार लगभग 1 माइक्रोन होता है, और उनकी सामग्री मात्रा के हिसाब से 50% - 90% तक पहुंच जाती है।

सीताल का उत्पादन मुख्य रूप से एक विशेष संरचना के चिपचिपे ग्लास द्रव्यमान से ग्लास तकनीक का उपयोग करके किया जाता है। इसके अलावा, सिरेमिक तकनीक का उपयोग बड़े पैमाने पर किया जाता है। कांच के कांचीकरण के दौरान, निम्नलिखित गुण सबसे महत्वपूर्ण रूप से बदलते हैं:

1. यांत्रिक शक्ति की गणना, विशेष रूप से झुकने का परीक्षण। इसका कारण यह है कि क्रिस्टल से टकराने वाली सतह की दरारों को कांच की तरह तीव्रता से चिकना नहीं किया जा सकता है।

2. ताप प्रतिरोध और वह तापमान जिस पर विरूपण शुरू होता है, बढ़ जाता है, क्योंकि नरम-पिघलने की तापमान सीमा कांच की तुलना में काफी कम हो जाती है।

लिथियम-एल्यूमीनियम ग्लास सिरेमिक LiO 2 - Al 2 O 3 - SiO 2 का बहुत महत्व है, जिसका थर्मल रैखिक विस्तार सिलिकॉन के साथ अच्छे समझौते में है, जो LSI पैकेज के निर्माण के लिए इसका उपयोग करना संभव बनाता है। में तालिका 5 80% ग्लास और 20% अल 2 ओ 3 से युक्त ग्लास और मिश्रित ग्लास सिरेमिक के समान टीसीएलई मूल्यों के साथ आधुनिक लिथियम ग्लास सिरेमिक की तुलना प्रस्तुत की गई है।

तालिका 5 - भौतिक गुणों की तुलना

मापदण्ड नाम	पैरामीटर मान
	ग्लास S52-1	कांच चीनी मिट्टी की चीज़ें	सिटल पीजीबी-30
ताकत, एमपीए
टीसीएलई, ·10, के -1
टैन δ·10
विद्युत शक्ति, एमवी/एम
विरूपण प्रारंभ तापमान, के
ताप प्रतिरोध, के

यह देखा जा सकता है कि कई मायनों में ग्लास-सिरेमिक ग्लास और ग्लास-आधारित रचनाओं से बेहतर है। ग्लास सिरेमिक के गुण उनकी संरचना और चरण संरचना से निर्धारित होते हैं। ग्लास सिरेमिक के मूल्यवान गुणों का कारण उनकी असाधारण महीन दानेदार, लगभग आदर्श पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना में निहित है। ग्लास सिरेमिक के गुण आइसोट्रोपिक हैं। उनमें रंध्रता बिल्कुल नहीं होती। क्रिस्टलीकरण के दौरान सिकुड़न - 2% तक। उनका उच्च घर्षण प्रतिरोध उन्हें सतह दोषों के प्रति असंवेदनशील बनाता है। ग्लास-क्रिस्टलीय सामग्रियों में एसिड और क्षार के प्रति उच्च रासायनिक प्रतिरोध होता है और उच्च तापमान पर भी ऑक्सीकरण नहीं होता है। वे गैस-रोधी होते हैं और उनमें शून्य जल अवशोषण होता है। सीटालेस को भंगुर सामग्री के रूप में वर्गीकृत किया गया है, लेकिन उनकी कठोरता स्टील के करीब है।

सीताल अपनी अच्छी व्यावहारिकता, सरंध्रता की कमी और कम लागत में सिरेमिक से भिन्न होते हैं। 0.5-1 मिमी, 60x48 मिमी आकार की पॉलिश प्लेटों के रूप में ग्रेड एसटी32, एसटी38, एसटी50 (संख्या टीसीएलई मान को इंगित करती है) के सिटाल्स पतली-फिल्म जीआईएस सब्सट्रेट के लिए मुख्य सामग्री हैं।

कांच का सहज क्रिस्टलीकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसे अवांछनीय माना जाता है, क्योंकि क्रिस्टलीकरण के बाद उत्पाद खो जाता है दृश्य अपील, ताकत और आम तौर पर ढह सकता है। एक और बात - नियंत्रित पॉलीक्रिस्टलीकरण, अर्थात्, एक अनाकार कांच द्रव्यमान में कई छोटे क्रिस्टल का निर्माण। यह पॉलीक्रिस्टलीकरण है जो उच्च का आधार है उपभोक्ता गुणचीनी मिट्टी की चीज़ें और.

ग्लास सिरेमिक के निर्माण का इतिहास

अनाकार कांच को क्रिस्टल से संतृप्त करने का पहला सफल प्रयास 1739 में हुआ। पेरिस और सेंट पीटर्सबर्ग एकेडमी ऑफ साइंसेज के शिक्षाविद् रेने रेउमुर ने गर्मी प्रतिरोधी ग्लास का आविष्कार करने की कोशिश की - और एक ऐसी सामग्री प्राप्त की जो दिखने में चीनी मिट्टी के बर्तन के समान थी।

रेउमुर के "चीनी मिट्टी के बरतन" की दूधिया-सफेद अपारदर्शिता कांच के द्रव्यमान को संतृप्त करने वाले माइक्रोक्रिस्टल के आकार से निर्धारित होती थी। आविष्कार बेकार लग रहा था और भुला दिया गया था।

दो शताब्दियों से भी अधिक समय के बाद, ग्लास-सिरेमिक द्रव्यमान पकाने पर प्रयोग फिर से शुरू किए गए - पहले से ही अमेरिका में। बीसवीं सदी के मध्य में प्रगति का इंजन मानी जाने वाली औद्योगिक जासूसी ने दुनिया भर में नई सामग्री के उत्पादन का विचार फैलाया।

यह पता चला कि यह तकनीक ग्लास-क्रिस्टलीय पदार्थ को एक मधुर नाम देने की कोशिश जितनी जटिल नहीं है। संयुक्त राज्य अमेरिका में उन्होंने "पाइरोकेरम" नाम पेश करने का प्रयास किया। डंडे "क्वासीकेरम" लेकर आए। अंग्रेजों ने मूल होने का फैसला किया और दुनिया को "स्लगज़र्स" शब्द की पेशकश की।

और फिर सारी प्रगतिशील मानवता की नजर रूस की ओर हो गई, क्योंकि शब्द निर्माण के क्षेत्र में तत्कालीन यूएसएसआर ग्रह के हर राज्य से आगे था। भौतिक विज्ञानी, प्रमुख ग्लास विशेषज्ञ, स्टालिन पुरस्कार विजेता प्रोफेसर इसाक किताइगोरोडस्की ने नई ग्लास सामग्री को ग्लास सिरेमिक कहने का प्रस्ताव रखा। शब्द "सिरेमिक ग्लास" कितायगोरोडस्की की प्रयोगशाला के कर्मचारियों द्वारा "क्रिस्टल" और "ग्लास" से बनाया गया था।

नाम अटक गया. सीटल बाज़ार को जीतने के लिए निकल पड़ा।

ग्लास सिरेमिक मजबूत क्यों है?

पहली सीटाल शायद ही सौंदर्यशास्त्रियों को खुश कर सकीं। यदि कांच के द्रव्यमान में माइक्रोक्रिस्टल का आकार प्रकाश की आधी-तरंग दैर्ध्य से अधिक हो जाता है, तो सामग्री भूरे-दूधिया (रेउमुर की तरह) हो जाती है। कांच के सिरेमिक की पारदर्शी किस्में निम्न-श्रेणी के कांच से बहुत कम भिन्न होती थीं; वे धुंधले और हल्के रंग के होते थे (दलदल घोल के स्वर में)।

तथापि असाधारण भौतिक गुणसीताल्लाउसकी सफलता पूर्व निर्धारित थी। ताकत, पहनने के प्रतिरोध और गर्मी प्रतिरोध के मामले में, सिरेमिक ग्लास अनाकार ग्लास से काफी बेहतर है। कठोरता के मामले में, ग्लास सिरेमिक स्टील के सर्वोत्तम ग्रेड के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। सामग्री विद्युत इन्सुलेटर के रूप में त्रुटिहीन रूप से काम करती है।

लेकिन जेमोलॉजी के दृष्टिकोण से ग्लास सिरेमिक की सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति, नई सामग्री के उत्पादन के दो दशकों के बाद बाद में खोजी गई थी। यह पता चला कि ग्लास सिरेमिक को उच्च ऑप्टिकल गुण प्रदान करना और इसे कम टिकाऊ क्वार्ट्ज ग्लास से बदलना संभव है।

लेंस बनाने के लिए पर्याप्त सिटल पारदर्शिता, कांच में विशेष रूप से छोटे क्रिस्टल को संश्लेषित करके प्राप्त की जाती है। प्रकाश आसानी से ऐसे क्रिस्टल के चारों ओर झुक जाता है और क्रिस्टल जाली से गुजरते हुए उसी तरह अपवर्तित हो जाता है जैसे अनाकार कांच के द्रव्यमान में होता है।

ऑप्टिकल ग्लास से आभूषण-गुणवत्ता वाले ग्लास तक केवल एक कदम बचा था। लेकिन यह कई वर्षों तक खिंचता रहा...

शीतल रंग

पहला ग्लास सिरेमिक - जो किताइगोरोडस्की को युद्ध से पहले प्राप्त हुआ था - बेहद अनाकर्षक थे। चूंकि धातुकर्म उत्पादन से निकलने वाले कचरे का उपयोग फीडस्टॉक के रूप में किया जाता था, स्लैग सिरेमिक प्रयोगशालाओं से भूरे-भूरे और हरे रंग में धातु ऑक्साइड के साथ रंगे हुए निकलते थे।

युद्ध ने प्रौद्योगिकी के सुधार को रोक दिया, और बिल्डरों ने कार्यशालाओं और गलियारों में फर्श अस्तर के लिए उपयोग किए जाने वाले स्लैब के असंगत रंग के खिलाफ विशेष रूप से विरोध नहीं किया। केवल 1970 में सुंदर दूधिया सफेद रंग वाले ग्लास सिरेमिक के पहले बैच का उत्पादन किया गया था। पिगमेंट जोड़ने से उत्पादों के रंग में एक निश्चित विविधता प्राप्त करना संभव हो गया।

हालाँकि, आभूषण उद्योग को ऐसी सामग्री में दिलचस्पी नहीं हो सकती थी। लेकिन ग्लास-क्रिस्टलीय द्रव्यमान, उच्च थर्मोडायनामिक भार को झेलने में सक्षम और मॉस्को क्रेमलिन के सितारों के लिए रूबी ग्लास के निर्माण के लिए उपयुक्त, ज्वैलर्स के लिए उपयोगी था...

कठिनाइयाँ और जीत

जैसा कि ज्ञात है, कुछ धातुएँ, जब ग्लास चार्ज में न्यूनतम मात्रा (आधे प्रतिशत तक) में डाली जाती हैं, तो ग्लास पिघलने के दौरान सिलिका में घुल जाती हैं, और ठंडा होने पर, वे क्रिस्टलीकृत हो जाती हैं। कांच के प्रकाश संप्रेषण को बदलकर, धातुएं इसकी पारदर्शिता को कम किए बिना सामग्री को रंग देती हैं।

तथापि सीताल कांच के क्रिस्टलीय और अनाकार चरणों का मिश्रण है, और क्रिस्टल की स्पष्ट प्रबलता के अनुपात में (90% और अधिक)। यह सोचना भी असंभव है कि इतनी बड़ी मात्रा में कांच में पेश किए गए धातु के क्रिस्टल सामग्री की पारदर्शिता को बनाए रखेंगे।

विरोधाभास बिना किसी कठिनाई के हल हो गया। धातु योजकों की खुराक और ग्लास ताप उपचार मोड के साथ कई प्रयोगों ने सिलिका के क्रिस्टलीकरण को उत्प्रेरित करने के लिए एक तकनीक बनाना संभव बना दिया।

पारदर्शी रंगीन ग्लास-सिरेमिक को पकाते समय, धातुओं को चार्ज में जोड़ा जाता है, और फिर वे छोटे क्रिस्टल बनाते हैं - आकार में एक मीटर के दो मिलियनवें हिस्से तक। गर्मी उपचार के दौरान, प्रत्येक धातु क्रिस्टल सिलिका के क्रिस्टलीय चरण के निर्माण के लिए एक केंद्र बन जाता है, और क्रिस्टलीकरण क्षेत्र में एक गोल बूंद के आकार का आकार होता है।

वास्तव में, ग्लास सिरेमिक कास्टिंग धातु बीज केंद्रों के साथ क्रिस्टलीय SiO2 माइक्रोस्फेयर की एक श्रृंखला में बदल जाती है, जो अनाकार ग्लास सीमेंट द्वारा एक साथ रखी जाती है। यह वह सामग्री है जिसका उपयोग ग्लास सिरेमिक आभूषण आवेषण बनाने के लिए किया जाता है।

मौखिक फैशन के बाद, ज्वैलर्स ग्लास सिरेमिक आवेषण को "नैनोसिंथेटिक्स" कहते हैं। उत्पादों में नैनोसिंथेटिक्स की लागत पांच डॉलर प्रति कैरेट तक पहुंच जाती है।

रंगीन पारदर्शी ग्लास सिरेमिक का अनुप्रयोग

आभूषण उद्योग के अलावा, जिसने उत्साहपूर्वक क्रिस्टलीकृत ग्लास के टुकड़ों को काटना और सेट करना शुरू किया, ऑप्टिक्स, इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरों और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के रचनाकारों को भी नई सामग्री में रुचि हो गई।

आज, वैज्ञानिक न केवल ग्लास सिरेमिक के रंग को ज़ोन करने में सक्षम हैं, बल्कि क्रिस्टलीकृत ग्लास के अंदर निर्दिष्ट ऑप्टिकल गुणों के साथ सटीक रूप से परिभाषित क्षेत्र बनाने में भी सक्षम हैं। इस प्रकार, जटिल प्रकाश फिल्टर, झंझरी, दर्पण और अन्य ऑप्टिकल संरचनात्मक तत्व निर्मित होते हैं।

ऐसे सिटल बनाए गए हैं जो विद्युत चुम्बकीय प्रवाह की तीव्रता के आधार पर अपनी प्रकाश संचरण विशेषताओं को बदलते हैं। क्या नैनोसिंथेटिक्स अलेक्जेंड्राइट प्रभाव पर हावी होगा? आपसे जल्द ही मिलेंगे!