23.11.2014 Views

xxiii πανελληνιο συνεδριο φυσικης στερεας καταστασης & επιστημης ...

xxiii πανελληνιο συνεδριο φυσικης στερεας καταστασης & επιστημης ...

xxiii πανελληνιο συνεδριο φυσικης στερεας καταστασης & επιστημης ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Επίδραση της Προσθήκης Αργιλοπυριτικών Ορυκτών στην Δομή και τις Ιδιότητες των<br />

Βορικών Υάλων<br />

1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ<br />

Ε. Διαμάντη * , Α. Γεωργούλας , Α. Λεκάτου, Θ. Ματίκας και Μ. Καρακασίδης<br />

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας των Υλικών<br />

*ediaman@cc.uoi.gr<br />

Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον στην χρήση αργιλοπυριτικών ορυκτών για την προσρόφηση και<br />

παγίδευση βαρέων μετάλλων [1, 2]. Παράλληλα όμως με την μεγάλη τους προσροφητική ικανότητα τα υλικά αυτά<br />

εμφανίζουν μεγάλη ιοανταλλακτική ικανότητα και ευαισθησία σε υγρή εγχάραξη που γενικά περιορίζει την ικανότητα τους<br />

για ακινητοποίηση των ρυπαντών. Εναλλακτική λύση αποτελεί η ανάπτυξη νέων υάλων και υαλοκεραμικών από<br />

αργιλοπυριτικά ορυκτά και υάλους οξειδίων τα οποία να παρουσιάζουν υψηλή χημική σταθερότητα. Η παρούσα εργασία<br />

έχει ως στόχο την μελέτη της επίδρασης της προσθήκης του φυλλόμορφου αργίλου ( μοντμοριλλονίτης Zenith ) στην δομή<br />

και τις ιδιότητες της υάλου 0,33Να 2 Ο-0,67B 2 O 3 . Παρασκευάστηκαν ύαλοι με την μέθοδο ψύξης τήγματος από υψηλές<br />

θερμοκρασίες με προσθήκη στη αρχική διαδική ύαλο από 10 έως και 100%κ.β. μοντμορινολλίτη. Η δομική μελέτη των νέων<br />

συστάσεων υάλων πραγματοποιήθηκε με φασματοσκοπίες υπερύθρου και Raman. Επίσης προσδιορίστηκαν η πυκνότητα, η<br />

χημική σταθερότητα και οι μηχανικές ιδιότητες των υάλων και συσχετίστηκαν με την δομή τους. Η ανάλυση των<br />

αποτελεσμάτων έδειξε ότι η συνεχής προσθήκη του μοντμοριλλονίτη στην ύαλο 0,33Να 2 Ο-0,67B 2 O 3 έχει ως αποτέλεσμα<br />

την συστηματική βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων και της χημικής της σταθερότητας.<br />

2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ<br />

Η αρχική ύαλος 0,33 Να 2 Ο-0,67BB2O 3 (NaB-glass) παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας ως αρχικές πρώτες ύλες Na 2 CO 3 και<br />

H 3 BO 3 . Κατάλληλης στοιχειομετρίας αρχικό μείγμα τοποθετήθηκε σε χωνευτήρι πλατίνας και μεταφέρθηκε εντός<br />

ηλεκτρικού κλιβάνου θερμοκρασίας 1000°C. Μετά από παραμονή στον κλίβανο για μία ώρα έγινε ψύξη του παραγόμενου<br />

τήγματος ανάμεσα σε δυο μεταλλικές πλάκες. Η ύαλος που παρασκευάστηκε χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή νέων<br />

συστάσεων υάλων με την προσθήκη φυλλόμορφου ορυκτού (από 10%κ.β. έως 100%κ.β). Συγκεκριμένα ποσότητα από την<br />

αρχική ύαλο αναμείχθηκε με υπολογισμένες ποσότητες μοντοριλλονίτη τύπου Zenith-N από την νήσο Μίλο που έχει την<br />

ακόλουθη σύσταση: Na 0.63 K 0.07 Ca 0.11 {Si 7.75 Al 0.25 }{Al 3.21 Mg 0.69 Fe 3+ 0.05Ti 0.05 }O 20 (OH) 4 . Μετά την τήξη των πρώτων υλών<br />

και την ψύξη των τηγμάτων οι ύαλοι που παρασκευάστηκαν τοποθετήθηκαν εκ νέου για μερικές ώρες στους 500°C και<br />

ψύχθηκαν αργά έως την θερμοκρασία δωματίου. Έγιναν μετρήσεις περίθλασης ακτίνων-Χ και φασματοσκοπίας IR και μ-<br />

Raman. Επίσης μετρήθηκε η πυκνότητα τους με την μέθοδο του Αρχιμήδη, η χημική τους αντοχή σε απιονισμένο νερό στους<br />

90°C και οι μηχανικές τους ιδιότητες με την χρήση συσκευής παραγωγής υπερήχων.<br />

3. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ<br />

Τα διαγράμματα της περίθλασης ακτίνων-Χ (δεν δείχνονται εδώ) επιβεβαίωσαν την άμορφη δομή όλων των δειγμάτων,<br />

καθώς δεν εμφάνισαν χαρακτηριστικές ανακλάσεις που θα μπορούσαν να αποδοθούν σε τυχόν κρυσταλλικές φάσεις. Τα<br />

δείγματα επίσης παρουσίασαν οπτική διαφάνεια και δεν παρατηρήθηκαν μικροκρυσταλλικές φάσεις καθώς και αδιάλυτη<br />

ποσότητα του μοντοριλλονίτη. Επομένως κατά την τήξη των μειγμάτων ο μοντμορινολίτης έχασε την φυλόμορφη δομή του<br />

και τα στοιχεία που το αποτελούν (κυρίως Al και Si αλλά και Na, Fe, Mg και Ca) έγιναν μέρος του άμορφου υαλώδους<br />

δικτύου της βορικής υάλου νατρίου.<br />

Απορρόφηση<br />

%Zenith-N<br />

100<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

NaB<br />

1265<br />

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400<br />

cm -1 1008<br />

455<br />

Ένταση<br />

1490<br />

1100 985<br />

900<br />

770<br />

1600 1400 1200 1000 800 600 400<br />

Μετατόπιση Raman (cm -1 )<br />

Σχήμα 1. (α) Φάσματα υπερύθρου και (β) Raman, βορικών υάλων νατρίου<br />

που παρασκευάστηκαν με προσθήκη μοντμοριλλονίτη .<br />

503 431<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

NaB<br />

222

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!