Thạc Sĩ Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc và tính chất của vật liệu gốm - thuỷ tinh hệ CaO-MgO-SiO2

MỞ ĐẦU

Gốm sứ và thuỷ tinh là những vật liệu rất gần gũi với cuộc sống của con người, chúng đã được con người sử dụng và phát triển từ rất sớm. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, đã xuất hiện rất nhiều loại vật liệu mới với nhiều tính chất mới, nổi trội, tuy nhiên gốm sứ và thuỷ tinh vẫn là những loại vật liệu không thể thiếu, hơn nữa ngày càng được, cải tiến, phát triển và ứng dụng rộng rãi. Trong vài thập niên gần đây, người ta bắt đầu nghiên cứu một loại vật liệu mới bắt nguồn từ thuỷ tinh nhưng có cấu trúc tinh thể, vật liệu này có những tíng chất trung gian giữa thuỷ tinh và gốm sứ, ngoài ra nó còn có những đặc điểm nổi trội hơn - gọi là gốm thuỷ tinh. Đây là một loại vật liệu khá mới và hứa hẹn còn nhiều phát triển trong tương lai.
Gốm thuỷ tinh là những vật liệu đa tinh thể của cấu trúc vi mô mà được tạo thành bởi sự kết tinh kiểm soát của thuỷ tinh. Nó là những vật liệu đa tinh thể có hạt nhỏ được tạo thành khi thuỷ tinh với thành phần thích hợp được xử lý nhiệt và trải qua sự kết tinh kiểm soát để có năng lượng thấp hơn. Thông thường thì gốm thuỷ tinh không phải là tinh thể hoàn toàn. Tiêu biểu vi cấu trúc là 50% đến 95% tinh thể với phần còn lại là thuỷ tinh. Một hoặc nhiều pha tinh thể có thể được hình thành trong khi xử lý nhiệt. Những tính chất cơ học của gốm thuỷ tinh là cao hơn của thuỷ tinh ban đầu. Ngoài ra, gốm thuỷ tinh còn thể hiện các tính chất khác biệt có thể được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ như do có hệ số giãn nở nhiệt rất nhỏ nên gốm thuỷ tinh trong hệ Li2O-Al2O3-SiO2 thích hợp cho các ứng dụng chống sốc nhiệt. [19 ]
Gốm thuỷ tinh trong hệ bậc ba CaO-MgO-SiO2, với những tính chất cơ học và hoá học như sức bền, chịu mài mòn, hệ số giãn nở nhiệt thấp cùng những đặc điểm về mặt thẩm mĩ có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Chính vì vậy, chúng tôi chọn thực hiện luân văn với đề tài:
“ Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc và tính chất của vật liệu gốm - thuỷ tinh hệ CaO-MgO-SiO2”
Tuy nhiên, gốm thuỷ tinh trên hệ này đòi hỏi một nhiệt độ tổng hợp tương đối cao, dẫn đến các vấn đề về năng lượng và kèm theo đó là vấn đề môi trường. Do đó cần nghiên cứu để hạ nhiệt độ tổng hợp. Ngoài ra việc tổng hợp ở nhiệt độ thấp cũng đem lại nhiều ý nghĩa về mặt kinh tế. [14].
Vì vậy, trong luận văn này chúng tôi tìm điều kiện tổng hợp gốm thuỷ tinh trên hệ bậc ba CaO-MgO-SiO2 hướng tới giảm nhiệt độ tổng hợp với sử dụng một số phụ gia như Na2O, CaF2, B2O3 và P2O5.