Исследование кристаллографов СПбГУ приведет к созданию более прочной керамики

Исследователи из Санкт-Петербургского университета подвергли анализу бариевые шпаты и подробно рассмотрели их кристаллические структуры и термические переходы. Результаты исследования помогут усовершенствовать материалы из керамики, поскольку бариевые полевые шпаты широко применяются в соответствующей промышленности.

Полевые шпаты — одни из самых распространённых минералов в земной коре. Они обладают рядом уникальных свойств, таких как низкая степень термического расширения, высокая химическая и термическая стабильность, а также способность к люминесценции.

Эти свойства делают бариевые полевые шпаты (BaAl2Si2O8) и их синтетические аналоги ценными материалами для промышленного использования. Однако доцент СПбГУ Людмила Горелова, специалист в области кристаллографии, отмечает, что эти материалы могут постепенно деградировать и разрушаться при эксплуатации. Это связано с большим количеством температурных фазовых переходов, которые они претерпевают.

До недавнего времени кристаллические структуры высокотемпературных модификаций этих материалов оставались малоизученными.

Эти знания дают понимание того, как и почему происходит разрушение минералов. Также они позволяют найти способы улучшения качества и повышения долговечности различных керамических материалов на основе BaAl2Si2O8.

За почти 70 лет изучения этих процессов накопилось много противоречивой информации. Однако благодаря современным методам и высокотехнологичному оборудованию Научного парка СПбГУ учёные Университета смогли впервые достоверно определить кристаллические структуры всех высокотемпературных модификаций бариевых полевых шпатов и проследить их трансформацию.

Долговечность материалов (в первую очередь керамики) на основе бариевого полевого шпата сильно зависит от фазовых переходов между низко- и высокотемпературными модификациями. В нашей работе был использован комплекс современных методов исследования, таких как рентгеноструктурный анализ и спектроскопия комбинационного рассеяния при высоких температурах (до 1000 ⁰С), — сказала Людмила Горелова.

Научная группа из СПбГУ обнаружила, что кристаллическая структура гексацельзиана (высокотемпературная модификация BaAl2Si2O8) при нормальных условиях имеет моноклинную структуру с низкой симметрией. Однако при нагревании происходит два полиморфных преобразования, которые увеличивают симметрию структуры и значительно изменяют объём элементарной ячейки.

Исследователи планируют продолжить изучение других представителей полевого шпата в экстремальных условиях. Более глубокое понимание структурных преобразований поможет лучше разобраться в механизмах разрушения керамических материалов и определить оптимальные температуры для работы с керамикой, а также методы её отжига.

Мы надеемся, что помимо фундаментальных кристаллохимических проблем сможем дать ответы и на прикладные вопросы, чтобы наши исследования помогли в разработке и усовершенствовании новых материалов на основе полевого шпата, ― заметила Людмила Горелова.

В 2024 году кафедра кристаллографии Санкт-Петербургского государственного университета будет отмечать свой столетний юбилей. За время своего существования кафедра приобрела известность как в России, так и за её пределами благодаря своим научным достижениям и открытиям.

Продолжая традиции, заложенные профессором Станиславом Константиновичем Филатовым, кафедра проводит исследования бариевых полевых шпатов в области высокотемпературной кристаллографии. За годы своей работы в СПбГУ профессор Филатов провёл масштабное исследование минералов и минералоподобных материалов с использованием метода порошковой терморентгенографии.

Работа научного коллектива под руководством Людмилы Гореловой была выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ (№ 22−77−10 033). Исследования проводились на базе Научного парка СПбГУ (ресурсный центр «Оптические и лазерные методы исследования вещества», РЦ „Рентгенодифракционные методы исследования“, РЦ „Геомодель“ и Вычислительный центр СПбГУ).

Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в Journal of the European Ceramic Society.

01.07.2024


Подписаться в Telegram



Хайтек

В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ

Образовательное пространство Технологическое м...

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред