34. Неорганические материалы. Стёкла.

Неорганические материалы. Твердые, реже жидкие или пастообразные, веществава с функциональными свойствами, зависящими от способа получения. Различают неорганические материалы металлические, неметаллические и композиционные. По структуре неорганические материалы подразделяют на монокристаллические, поликристаллические (литье, керамика, порошки), аморфные, в т.ч. стеклообразные, а также стеклокристаллические (ситаллы). По свойствам и областям применения различают неорганические материалы: с особыми электрическими свойствами - полупроводниковые материалы, электропроводящие, сверхпроводники, изоляционные (диэлектрики), электролиты твердые, пьезоэлектрики, конденсаторные и катодные; с особыми магнитными характеристиками; оптические материалы (для линз и фильтров, отражающих и просветляющих покрытий, для волоконной оптики), фотоэлектродные, люминофоры, электрохромные, фотопроводящие, материалы для голографии, лазерные материалы, с особыми теплофизическими свойствами (для термисторов и нагревателей, жаростойкая и жаропрочная конструкционная керамика), огнеупорные материалы, теплоизоляционные материалы, аккумуляторы тепла; коррозионностойкие материалы. Кроме того, выделяют материалы для энергетики - ядерное топливо, аккумуляторы водорода, для термоядерных установок; конструкционные материалы; акустические материалы; вяжущие материалы; твердые сплавы для изготовления режущего инструмента и др.

Стекло - неорганическое вещество, твёрдое тело, структурно - аморфно, изотропно. Температура варки стёкол, от 300 до 2500ºС, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и др.). Прозрачность (для видимого человеком спектра) не является общим для всех видов существующих как в природе, так и в практике стёкол. Существует и в природной форме, в виде минералов (обсидиан - вулканическое стекло), но в практике - чаще всего, как продукт стеклоделия. Стёкла образуются в результате переохлаждения расплавов со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации. Благодаря этому стёкла обычно длительное время сохраняют аморфное состояние. Неорганические расплавы, способные образовать стеклофазу, переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования T_g (при температурах свыше T_g аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии). Стекло может быть получено путём охлаждения расплавов без кристаллизации. Практически любое вещество из расплавленного состояния может быть переведено в стеклообразное состояние. Некоторые расплавы (как то - отдельных стеклообразующих веществ) не требуют для этого быстрого охлаждения. Однако некоторые вещества (такие как металлосодержащие расплавы) требуют очень быстрого охлаждения, чтобы избежать кристаллизации. Так, для получения металлических стёкол необходимы скорости охлаждения 100000-1000000 К/с. Стекло может быть получено также путём аморфизации кристаллических веществ, например бомбардировкой пучком ионов, или при осаждении паров на охлаждаемые подложки. Присутствие в составе стекла соединений того или иного химического элемента, оксида металла, может влиять его окраску, степень электропроводности, и другие физические и химические свойства. В твёрдом состоянии силикатные стёкла весьма устойчивы к обычным реагентам (за исключением плавиковой кислоты), и к действию атмосферных факторов. На этом свойстве основано их широчайшее применение: для изготовления предметов быта и во многих других областях. К стеклообразующим веществам относятся: Оксиды: SiO₂; B₂O₃; P₂O₅; TeO₂; GeO₂; Фториды: AlF₃ и др. В зависимости от основного используемого стеклообразующего вещества, стекла бывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные), фторидными, сульфидными и т. д. Основные промышленные виды стекла: Кальциево-натриевое, Калиево-кальциевое стекло, Свинцовое стекло, Боросиликатное стекло, Пористое стекло, Прозрачное и цветное стекло, Оптическое стекло, Смарт-стекло, Стекловолокно и стеклоткань, Жидкое стекло, Урановое стекло, Медицинское стекло, Сотовый поликарбонат, Монолитный поликарбонат, Ситаллы, Органическое стекло.