Российские ученые придумали метод, который позволяет улучшить производство кварцевого стекла. Одним из наиболее перспективных способов его производства является золь-гель технология, отличающаяся энергоэффективностью и экологичностью по сравнению с традиционными подходами. Однако ключевым этапом в этом процессе остается термическая обработка, влияние которой на структуру материала до недавнего времени было изучено недостаточно.
Золь-гель метод основан на преобразовании жидкого раствора в твердый ксерогель с последующей высокотемпературной обработкой. В отличие от классических технологий, этот способ исключает образование токсичных хлорсодержащих соединений и позволяет более точно контролировать свойства материала на каждом этапе производства. Сначала формируется золь из наночастиц диоксида кремния, который постепенно загустевает, превращаясь в гель. После сушки полученный материал подвергается термическому воздействию и плавлению, что в итоге определяет качество кварцевого стекла.
Особую важность в этом процессе имеет температурный режим, поскольку даже незначительные отклонения могут привести к образованию дефектов — пустот, пузырьков или неоднородностей, критичных для применения в оптике и электронике.
Ученые Пермского Политеха провели серию экспериментов, в ходе которых детально изучили трансформацию структуры ксерогеля при нагреве от 300 C до 1200 C. Используя анализатор Nova 1200e, они установили, что наиболее интенсивные изменения происходят в диапазоне 900–1200 C: удельная поверхность материала сокращается с 848 м2/г до 2,53 м2/г, что свидетельствует о резком уплотнении структуры и закрытии пор.
Полученные данные имеют практическое значение для оптимизации производства кварцевого стекла с заданными свойствами. Контроль над процессом термической обработки позволяет минимизировать дефекты и повысить качество конечного продукта, что особенно важно для изготовления оптических волокон, линз, УФ-излучателей и других высокоточных компонентов. Кроме того, исследования открывают новые возможности для применения материала в биотехнологиях и химической промышленности, где требуются исключительная чистота и стабильность свойств.
Проведенные эксперименты создают основу для дальнейших исследований в области модификации кварцевого стекла. Таким образом, изучение свойств кварцевого стекла открывает новые горизонты для инновационных разработок. Дальнейшие исследования в этой области позволят усовершенствовать существующие технологии, а также расширить сферы применения материала.
