Термодинамическая модель кристаллизации ситаллов

Аннотация

Актуальность. Повышение экономической эффективности многих отраслей (энергетической, минерально-сырьевой, металлургической, химической, угольной, строительной, бумажной и т. д.) связывается с новыми материалами с необычным сочетанием физико-механических и химических свойств. Одно их первых мест занимают стеклокристаллические материалы, получающиеся при направленной кристаллизации стекла. Стекла по сравнению с кристаллическими веществами обладают повышенной внутренней энергией (скрытой энергией кристаллизации), поэтому вещество в стеклообразном состоянии метастабильно (термодинамически неустойчиво). Из-за этого обычное стекло при некоторых условиях, а иногда и самопроизвольно начинает кристаллизоваться. Этот процесс традиционно называют «зарухание» или «расстекловывание», а после открытия ситаллов – «ситаллизация». На основе развиваемых представлений о динамическом равновесии потоков энергии и вещества при фазовых переходах в неравновесных открытых системах предлагается термодинамическая модель, учитывающая термическую силу роста кристаллов ситаллов метасиликатного состава.
Результаты. Для ситаллов метасиликатного состава – М₂М₁[Si₂O₆] установлены некоторые из основных зависимостей кинетических параметров от термодинамических свойств. Рост температуры кристаллизации ситаллов происходит по мере увеличения их общей основности ∆Ζ^о₂₉₈ на фоне относительного возрастания основности ионов в катионной подрешетке М₂ и особенно в октаэдрической позиции М₁.