Nghiên cứu tổng hợp, cấu trúc và tính chất của vật liệu gốm - thuỷ tinh hệ CaO-MgO-SiO2

Một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để chuẩn bị chất
rắn đa tinh thể (dạng bột) là thực hiện phản ứng trực tiếp hỗn hợp các nguyên liệu
ban đầu ở pha rắn. Vì vậy tốc độ khuếch tán và hoạt tính của các cấu tử tham gia
phản ứng quyết định đến tốc độ phản ứng. Hai yếu tố này bị chi phối bởi nhiều yếu
tố:
- Nhiệt độ nung
- Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các chất phản ứng
- Đặc điểm cấu trúc của các chất ban đầu
- Chất khoáng hoá
a. Nhiệt độ nung, các chất rắn thường không phản ứng với nhau ở nhiệt độ
thường, chỉ khi ở nhiệt độ cao các cấu tử mới có đủ năng lượng để khuếch tán qua
lớp sản phẩm đến bề mặt tiếp xúc giữa các hạt để phản ứng. Ngoài ra, dưới tác động
của nhiệt độ, mạng lưới cấu trúc pha giữa các chất ban đầu bị phá vỡ dần tạo điều
kiện cho sự khuếch tán, sắp xếp của các ion trong pha cũ để tạo thành pha mới. Do
vậy tốc độ phản ứng pha rắn phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ nung. Nói chung phản
ứng có thể đạt được nếu nhiệt độ nung đạt đến 2/3 điểm nóng chảy của một trong
các chất tham gia phản ứng.
b. Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các chất phản ứng, ảnh hưởng quyết
định đến khả năng phản ứng đến cùng của các chất phản ứng. Hầu hết các kỹ thuật
tổng đều nhằm mục đích là tăng diện tích tiếp xúc giữa các chất phản ứng bằng cách
chuẩn bị phối liệu có kích thước hạt càng nhỏ càng tốt. Chẳng hạn như phương
pháp sol – gel giúp chuẩn bị các cấu tử phản ứng được trộn lẫn ở kích thước nguyên
tử, phân tử vì thế có thể hạ thấp nhiệt độ nung thiêu kết đáng kể so với phương pháp
gốm truyền thống. Với phương pháp gốm truyền thống, phối liệu ban đầu có thể
được nghiền mịn, ép chặt, nung, sau đó nghiền mịn rồi lại nung và lặp lại nhiều lần
như thế. Tác dụng của quá trình nghiền mịn liên tục giữa các lần nung không chỉ
18