Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия

А. В. Макаров, доцент кафедры общей технологии силикатов, канд. техн. наук, эл. почта: makarov.a.v@muctr.ru
С. В. Кирсанова, доцент кафедры общей технологии силикатов, канд. хим. наук, эл. почта: kirsanova.s.v@muctr.ru
И. Н. Тихомирова, доцент кафедры общей технологии силикатов, канд. техн. наук, эл. почта: tikhomirova.i.n@muctr.ru
М. О. Сенина, доцент кафедры химической технологии керамики и огнеупоров, канд. техн. наук, эл. почта: senina.m.o@muctr.ru

Работа посвящена изучению фазовых превращений в неорганическом связующем на основе водных растворов силикатов лития при нагревании. Область применения — терморегулирующие покрытия диффузного типа, наносимые на поверхности сложной геометрии, выполненные из легких алюминиево-магниевых сплавов. Рассмотрены процессы структурирования кремнекислородных мотивов при переходе из аморфного стеклообразного состояния в кристаллическое при нагревании до 1000 ^oC. Выявлена последовательность образования фаз и продемонстрирована решающая роль химически связанной воды как стабилизирующего компонента системы, удерживающего ее от кристаллизации. Показано, что уменьшение внутренней энергии обусловлено формированием кристаллической фазы и увеличением степени «связанности» аморфной составляющей композиции за счет формирования длинных полисиликатных цепочек разной структуры и выде ления избыточного кремнезема в виде низкотемпературной формы кварца. Установлено, что фазовые превращения происходят ступенчато в интервале температур 350–950 ^oC и начинаются сразу после полной дегидратации силикатного связующего с выделения в отдельные фазы метасиликата лития и низкотемпературной формы тридимита. По мере нагрева фиксируется полиме ризация кремне-кислородного каркаса за счет формирования цепочечных и ленточных полисиликатных структур и перехода тридимита в кварц.

Исследования проведены с использованием оборудования Центра коллективного пользования им. Д. И. Менделеева в рамках проекта № 075-15-2021-688.

1. Михайлов М. М. Радиационное и космическое материаловедение. — Томск : Издательство Томского университета, 2008. — 314 с.
2. Михайлов М. М. Фотостойкость терморегулирующих покрытий космических аппаратов. — Томск : Издательство Томского университета, 2007. — 380 с.
3. Елизарова Ю. А., Григоревский А. В., Захаров А. И. Разработка высокотемпературного защитного покрытия со специальными свойствами // Высокотемпературные керамические композиционные материалы и защитные покрытия : Материалы IV Всероссийской научно-технической конференции. — М. : ВИАМ, 2020. С. 209–214.
4. Токарь С. В., Баринова О. П., Захаров А. И. Жидко стекольное радиационно стойкое терморегулирующее покрытие // Стекло и керамика. 2019. Вып. 3. С. 24–27.
5. Токарь С. В., Баринова О. П. Неорганические покрытия на основе силикатов щелочных металлов и их стойкость к воздействию протонного облучения // Техника и технология силикатов. 2019. Т. 26. Вып. 1. С. 6–8.
6. Fanghui Wang, Qian Zhang, Zenghua Liu, Mingxiu Hou et al. A bifunctional lithium polysilicate as highly efficient adhesion agent and anchoring host for long-lifespan Li-S battery // Journal of Colloid and Interface Science. 2023. Vol. 629, Part A. P. 1045–1054.
7. Mingxia Wang, Shuren Zhang, Zhengyi Yang, Enzhu Li et al. Sintering behaviors and thermal properties of Li₂SiO₃-based ceramics for LTCC applications // Ceramics International. 2022. Vol. 48, Iss. 19. Part A. P. 27312–27323.
8. ГОСТ 9428–73. Реактивы. Кремний (IV) оксид. Технические условия. — Введ. 01.01.1975.
9. ТУ 6-09-3767–85. Литий гидроксид л-водный (литий гидроокись) химически чистый. — Введ. 01.01.1986.
10. Tashiro M., Sukenaga S., Shibata H. Control of crystallization behaviour of supercooled liquid composed of lithium disilicate on platinum substrate // Scientific Reports. 2017. Vol. 7, No. 1. 6078. DOI: 10.1038/s41598-017-06306-9
11. Плюснина И. И. Инфракрасные спектры силикатов. — М. : Издательство МГУ, 1967. — 189 с.
12. Murata T., Nakane S., Yamazaki H., Al-Mukadam R. et al. Heterogeneous crystal nucleation, viscosity and liquidus temperature in the system lithium metasilicate – lithium disilicate // Journal of Non-Crystalline Solids. 2023. Vol. 605. 122170.
13. Быков В. Н., Анфилогов В. Н., Осипов А. А. Спектроскопия и структура силикатных расплавов и стекол. — Миасс : ИМинУрО РАН, 2001. — 180 с.
14. Королёва О. Н., Штенберг М. В., Хворов П. В. Изучение кристаллических фаз системы Li₂O – SiO₂ методами колебательной спектроскопии и рентгеноструктурного анализа // Журнал неорганической химии. 2014. Т. 59, № 3. С. 402–405.
15. Arnon Kraipok, Teerapong Mamanee, Jetsada Ruangsuriya, Wilaiwan Leenakul. Investigation of phase formation and mechanical properties of lithium disilicate glass-ceramic doped CeO₂ // Journal of Non-Crystalline Solids. 2021. Vol. 561. 120772.