Теория и приложение на Синтер – Кристализация
Синтер-кристализацията нa стъклени прахове или зърна е алтернативна техника за получаване на стъкло-керамики. Този метод се развива много динамично и значително разширява приложението на тези модерни материали в различни области на медицината, електрониката, военната промишленост, строителната индустрия или витрификацията на ядрени и индустриални отпадъци. При него спичането и кристализацията протичат едновременно и в един и същ температурен интервал. Поради това информацията за взаимовръзката между тях е от фундаментално значение за разбирането и контрола на синтеза. До момента тези два процеса се изучават отделно и съществуват противоречиви становища за избора на оптимален състав и на подходящ термичен цикъл за производство; не е развита и обща теория, която успешно да обяснява различните видове синтер-кристализация.
Основната цел на настоящия проект е създаването на обща теория, която да успее да разграничи и да обясни различните случаи на синтер-кристализация на база на кристализационната способност на изходните стъкла и на използвания фракционния състав.
Това би подпомогнало бъдещите изследвания за получаването на този вид стъкло-керамики и би допринесло за подобряването някои от техните свойства.
За целта се планират различни in-situ експерименти с подходящи моделни стъкла за паралелно изследване на процесите на спичане и фазообразуване, както и комплексно изследване на структурата на получените образци. Наред с техники като SEM, високо-температурен XRD и ДТА ще се използвана и уникални за България методи като безконтактна оптична дилатометрия, 3D компютърна томография и газова пикнометрия. Наред със синтез при конвенционална термообработка се предвижда и използването на микровълнови пещи, което е предпоставка за подобряване на механичните свойства. Някои от планираните експерименти ще се проведат за първи път в света.
В проекта са включени водещи европейски учени в областта на стъкло-керамичните и керамичните материали, както и експерти за всяка една от използваните изследователски техники. Над една трета от колектива са млади учени, докторанти и пост-докторанти.
Очаквани резултати
- Основната част от резултатите, които са предвидени да бъдат получени в рамките на настоящия проект ще бъдат свързани с експериментална работа с нови моделни състави, създадени специално за нуждите на проекта.
- При тези изследвания ще се използват комбинации от различни научно-изследователски техники. Особен интерес представляват in situ изотермичните и неизотермичните изследвания на процесите на спичане и кристализационно свиване, които ще се извършват с оптична безконтактна дилатометрия, с високо-температурно XRD и с DTA.
- Други оригинални изследвания са свързани с едновременен анализ на резултати, получени с 3D XRD компютърна томография, микротомография и SEM.
- Предвиждат се изследванията на нови керамики с висока кристалност, при което протичащата по време на охлаждане кристализация води до създаване на допълнителна кристализационна порьозност.
- Получените експериментални резултати ще се използват за да се развие нов теоретичен подход, който ясно да разграничи трите основни вида на синтер-кристализация, както и да свърже синтеровъчната способност с тенденцията за образуване на кристализационно предизвикана порьозност. Този модел ще се базира на идеята за образуване на кристална кора с критична дебелина, която е функция от кристализационната способност.
