Ученые из Института химии силикатов (филиала НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ-ИХС) и Института химии СПбГУ предложили новый подход для исследования боратных стекол. Они объединили данные инфракрасной спектроскопии (для анализа ближнего порядка) и КРС-спектроскопии (для изучения среднего порядка – крупных надструктурных единиц).
Боратные стекла (то есть, стекла на основе оксида бора) – ключевые материалы для целого ряда оптических и электронных устройств. От состава и технологии обработки стекла во многом зависят свойства и стабильность работы этих приборов
Для разработки перспективных составов боратных стёкол необходимо понимать, как именно их свойства связаны с составом и строением вещества. Однако исследователи ограничены в выборе аналитических методов для их изучения, так как структура боратного стекла очень сложна. Одним из самых точных способов считают термодинамическое моделирование, но получение этих данных очень трудоемко.
Метод, предложенный нашими учёными, проверили на примере трехкомпонентной системы, включающей в себя оксид натрия, оксид бария и оксид бора. При этом соотношение оксидов-модификаторов оставалось постоянным, а содержание стеклообразователя – оксида бора – варьировалось.
«В исследовании мы смогли не только определить структурную эволюцию исследованных стекол, но и приблизиться к точности термодинамических расчетов, – комментирует Наталья Тюрнина, заместитель директора филиала НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ-ИХС. – Очень важно, что нам удалось продемонстрировать необходимость учета многокомпонентных соединений при прогнозировании свойств стекла. Наша работа показала, что многокомпонентные стеклообразующие системы требуют особого подхода и не могут быть полностью предсказаны на основе простых бинарных систем. Это открытие важно для дальнейшего развития материаловедения и создания новых материалов с нужными свойствами».
Результаты работы открывают новые возможности для прогнозирования свойств боратных стекол по структурным данным без предварительного термодинамического анализа, что особенно полезно при разработке новых составов.
Материалы исследования опубликованы в журнале Ceramics International .
