СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЛИЗНЫ ФАРФОРА И ЦВЕТНОСТИ КЕРАМИКИ С ПОЗИЦИЙ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В НАНОСТРУКТУРАХ ХРОМОФОРСОДЕРЖАЩИХ ФАЗ
В настоящее время одним из важнейших условий получения конкурентоспособной продукции в производстве силикатных материалов является наличие повышенных эстетико-потребительских свойств, которые, в первую очередь, связаны с белизной и цветностью. Особое внимание при этом уделяется белизне фарфора и фаянса.
Проблема получения беложгущейся керамики связана прежде всего с тем, что в природных сырьевых материалах, на основе которых изготавливаются эти изделия, присутствуют разнообразные примеси - оксиды и соединения железа, марганца, титана и др.
На цвет кристаллов и интенсивность их окрашивания в процессе термообработки керамических материалов оказывает влияние большое количество факторов, важнейшими из которых являются структура кристаллической решетки, ее симметрия, типы связей, соединение полиэдров и особенности кристаллохимических превращений при образовании хромофорсодержащих твердых растворов.
В связи с этим весьма актуальным является исследование окрашивающего влияния хромофорных примесей на белизну фарфора и фаянса, и установление способов его нейтрализации. Эта проблема является более сложной, чем получение керамики различных цветов, так как снижение белизны может происходить за счет образования твердых растворов замещения и внедрения в различных кристаллических фазах. Кроме того керамика - это сложная гетерогенная структура, состоящая не только из кристаллической фазы, но и стеклообразной и газовой. Поэтому усиление или нейтрализация окраски зависит и от совместного действия оптических свойств этих фаз, с учетом их количества, соотношения и кристаллохимического состояния хромофорсодержащих примесей в них.
В научной литературе по технологии керамики большое внимание уделяется влиянию восстановительной среды на скорость физико-химических процессов и цвет фарфора, при содержании главным образом оксидов железа и железистых соединений. Мнение исследователей по влиянию восстановительной среды на белизну и цветность керамики весьма противоречиво и , в основном, объясняется переходом Fe3+ → Fe2+ и образованием фаялита, который, как полагают, повышает белизну фарфора. Однако всесторонний анализ возможности образования фаялита, т.е. хаpaктеристика его цвета, и наличие его в структуре фарфора вызывает большое сомнение.
Влияние восстановительной среды на цветность силикатных материалов, содержащих окрашивающие оксиды может быть очень различным и неоднозначным в зависимости от электронного строения ионов-хромофоров, количества образующихся окрашивающих соединений. Эти выводы базируются на известных спектроскопических и кристаллохимических закономерностях современных представлений о природе окраски с учетом теории молекулярных орбиталей (МО) и кристаллического поля (КП) [1]. Основными положениями этой теории является:
- окраска, связанная со спектрами переноса заряда (электрона) за счет сильного поглощения электромагнитного излучения (света);
- окраска, связанная со спектрами кристаллического поля при переходе между уровнями d- электронов, расщепленных кристаллическим полем;
- изменениями и усилением окраски, связанными с интервалентными взаимодействиями при образовании в восстановительных условиях обжига материалов хромофорных группировок типа: Fe2+-O-Fe3+, Fe2+- O-Ti4+, Fe3+ - O-Ti3+, Fe2+ -O-Mn3+ и т.п., зависящими от особенностей структуры фаз.
При этом основным главнейшим фактором появления окраски является поглощение светового потока веществом, связанным с полосой переноса заряда [1], обусловленным переносом электрона от иона кислорода к иону-хромофору в комплексном анионе типа Ме-О. Согласно теории МО полосы переноса заряда связаны с переходами электрона с заполненных связывающих 2р- активных орбиталей на антисвязывающие незаполненные орбитали, состоящие преимущественно из 3d- атомных орбиталей (АО) металла. Уровни d- электронов представляют в схеме МО антисвязывающие (разрыхляющие) молекулярные орбитали (две МО в октаэдре t2g и lg в тетраэдре l и t2), заполняющиеся различным числом d- электронов, одна из которых является σ- орбиталью (lg в октаэдре, t2 - частично σ, частично π- в тетраэдрах), другая π- орбиталью (t2g - в октаэдре, l - в тетраэдре) [2].
Эти положения справедливы для всех видов фаз, однако в изотропных гомогенных материалах (стекло) интенсивность окрашивания хромофорными примесями ниже, чем анизотропных в кристаллических, где дополнительно происходит образование самостоятельных хромофорсодержащих фаз различного цвета имеющих размеры частиц до 80 мкм, что резко снижает белизну материала.
Фарфор, являясь поликристаллическим материалом, содержит значительное количество стеклофазы (до 60%) [3]. Интенсивность окрашивания стеклофазы фарфора будет также зависить от ее состава, температуры, вязкости расплава, количества красящих примесей. Отсутствие кристаллической решетки и наличие только ближнего порядка в наноструктурах стекла не приводит к столь сильному снижению светопоглощения как в кристаллических фазах. В связи с этим влияние ионов-хромофоров при изовалентных замещениях значительно ниже из-за отсутствия образования окрашивающих кластеров. В кристаллических же фазах изоморфное замещение в наноструктурах-полиэдрах зависит от изо- или гетеровалентности; симметричности кристаллов; структурной связи полиэдров; с возможностью образования в них окрашивающих кластеров.
Таким образом, при формировании структуры фарфора происходят сложные физико-химические процессы, в которых кристаллическая и стекловидная фазы играют очень важную, но различную роль в обеспечении функциональных и эстетико-потребительских свойств, которые прежде всего связаны с белизной.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Марфунин А.С. Введение в физику минералов. - М.: Недра, 1974. - 324с.
- Голованова С.П. Физическая химия в технологии художественной обработки материалов. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2002. - 116с.
- Августиник А.И. Керамика. - Л.: Стройиздат, 1975. - 590с.
Статья в формате PDF
130 KB...
16 09 2024 9:32:19
Статья в формате PDF
133 KB...
13 09 2024 1:14:44
Статья в формате PDF
114 KB...
12 09 2024 8:10:15
Статья в формате PDF
321 KB...
11 09 2024 15:10:25
Обучение взрослых дипломированных специалистов существенно отличается от обучения студентов. Если на додипломном уровне приемлема педагогическая модель обучения с доминантой обучающего, то на этапе же последипломного образования необходимо руководствоваться продуктивной андрагогической моделью обучения. Её главный постулат: обучающийся – ведущее звено в процессе образования. Исходя из этого, в течение ряд лет мы используем методику психологического типирования личности американского исследователя Д. Кейрси. И на основании выявления уровней подготовки, психофизиологических и личностных особенностей обучающихся пpaктикуем деловые игры, мастер-классы, создание взрослыми обучающимися порт-фолио непосредственно на рабочем месте. Результаты положительные.
...
10 09 2024 21:52:37
Статья в формате PDF
105 KB...
09 09 2024 16:55:27
Статья в формате PDF
268 KB...
08 09 2024 10:44:22
Статья в формате PDF 352 KB...
07 09 2024 20:30:30
В статье осуществлен краткий анализ основных философских подходов к феномену человеческой индивидуальности буддизмом, даосизмом, конфуцианством. Определены «пропорции» между лично-индивидуальным и социально-необходимым как составляющей проблемы человека. Также предложен авторский подход по коррекции распространенного мнения об отсутствии проблематики индивидуальности в рамках древневосточного социума.
...
05 09 2024 11:50:46
Статья в формате PDF
100 KB...
04 09 2024 17:14:25
Статья в формате PDF
93 KB...
03 09 2024 22:38:42
Статья в формате PDF
132 KB...
02 09 2024 11:34:31
Статья в формате PDF
113 KB...
01 09 2024 10:52:50
Статья в формате PDF
177 KB...
31 08 2024 2:53:29
Статья в формате PDF
272 KB...
30 08 2024 1:26:40
Статья в формате PDF
215 KB...
29 08 2024 2:58:17
Статья в формате PDF
245 KB...
28 08 2024 6:20:48
Все более актуальной в настоящее время становится проблема прогнозирования динамики развития региональных лесных комплексов. В качестве одного из этапов исследований по этой теме автором в содружестве с Гринпис России был выполнен описанный в статье проект. В рамках проекта разработана экономико-математическая модель. Последующая реализация модели на компьютере с использованием реальных данных показала ее эффективность для решения задач прогнозирования лесной отрасли. В качестве региона для апробации модели был выбран Санкт-Петербург и область, где влияние человека на окружающую среду в последнее время существенно возросло. Проведенная на основе статистических тестов верификация модели показала ее соответствие реальности. С целью апробации модели были сформированы два сценария с различными значениями показателей внешнего воздействия на региональную систему лесного комплекса. В результате, после имитации были получены основные параметры регионального лесного комплекса, соответствующие двум сценариям.
...
27 08 2024 1:12:15
Статья в формате PDF
130 KB...
26 08 2024 5:34:51
Статья в формате PDF
396 KB...
25 08 2024 23:56:36
Статья в формате PDF
126 KB...
24 08 2024 23:43:11
Статья в формате PDF
133 KB...
22 08 2024 15:38:16
Статья в формате PDF
143 KB...
21 08 2024 2:46:37
Статья в формате PDF
125 KB...
20 08 2024 11:54:10
В данной работе авторами выдвигается и обосновывается тезис о том, что торгово-коммерческая деятельность является определяющим фактором в системе рыночных отношений.
...
19 08 2024 11:31:56
Статья в формате PDF
94 KB...
18 08 2024 23:51:31
Статья в формате PDF
110 KB...
16 08 2024 7:42:56
Статья в формате PDF
250 KB...
14 08 2024 18:35:29
Статья в формате PDF
97 KB...
13 08 2024 17:19:30
Статья в формате PDF
89 KB...
12 08 2024 19:32:33
Статья в формате PDF
106 KB...
11 08 2024 21:28:40
Статья в формате PDF
125 KB...
10 08 2024 7:33:23
Статья в формате PDF
153 KB...
09 08 2024 14:38:49
Статья в формате PDF
111 KB...
08 08 2024 6:57:33
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
