Стекло

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины(73) Патентообладатель Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины(57) Стекло, содержащее аморфный диоксид кремния и распределенную в нем дисперсную фазу, отличающееся тем, что в качестве последней используют кристаллы оксифторида церия диаметром 40-80 нм в количестве (47)107 см-3 при следующем соотношении компонентов, мас.кристаллы оксифторида церия 0,31-0,85 аморфный диоксид кремния остальное. Изобретение относится к составам высококремнеземистого стекла, в частности к светорассеивающему стеклу, и может быть использовано для изготовления диффузно-рассеивающих элементов, экранов, фильтров, отрезающих ультрафиолетовую часть спектра, в частности фильтров-отражателей систем накачки твердотельных лазеров. Известно высокочистое полупрозрачное кварцевое стекло, содержащее аморфную матрицу из диоксида кремния и распределенные в объеме матрицы светорассеивающие частицы 1. Известное стекло содержит более 99,9 диоксида кремния, а в качестве светорассеивающих частиц - пузыри и пустоты малого диаметра, образованные давлением инертного газа на стекломассу при температурах более 1500 С. Получение такого стекла технологически сложно и требует значительных энергетических и экономических затрат. Известное стекло пропускает значительную часть ультрафиолетового излучения и обладает недостаточной радиационной стойкостью. 4117 1 Известно стекло, содержащее матрицу из аморфной фазы на основе диоксида кремния и кристаллическую фазу в виде кристаллов, распределенных в матрице 2. Известное стекло имеет сложный состав аморфной фазы и кристаллы неустановленного состава диаметром 34 мкм в количестве (36)106 шт/см 3 и используется для изготовления диффузно-рассеивающих светофильтров. Стекло получают путем варки при температуре 1460 С, а выделение кристаллов осуществляют путем длительной термообработки при 550 С,что требует значительных энергетических затрат. Известное стекло не обладает высокой термической стойкостью, в частности из-за перекристаллизации и роста кристаллической фазы. Наиболее близким к заявляемому является стекло, содержащее аморфную фазу из диоксида кремния и распределенные в ней частицы другой фазы 3. В качестве распределенных частиц в известном стекле используют пузырьки с размерами 0,010,1 мм и с концентрацией 50010000 шт/см 3. Известное стекло получают методом наплавления электротермическим или газоплазменным способом при регулируемом избыточном давлении и высокой температуре, что создает технологические трудности и требует повышенных энергозатрат. Известное стекло не обеспечивает поглощение ультрафиолетового излучения в области менее 360 нм,что затрудняет использование его в системах накачки твердотельных лазеров в качестве отражателей в виду необходимости применения дополнительного УФ-фильтра. Заявляется термостойкое диффузно-рассеивающее кварцевое стекло, поглощающее УФ-излучение в области до 360 нм и обладающее высоким светопропусканием в видимой области спектра. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в стекле, содержащем аморфный диоксид кремния и распределенную в нем дисперсную фазу, в качестве последней используют кристаллы оксифторида церия диаметром 4080 нм в количестве (47)107 шт/см 3 при следующем содержании компонентов, в мас.кристаллы оксифторида церия 0,310,85 аморфный диоксид кремния 99,1599,69. Согласно изобретению, предлагается кварцевое стекло, содержащее в качестве добавки кристаллический оксифторид церия, стекло имеет структуру двухфазной системы, в которой в матрице из аморфной фазы диоксида кремния равномерно распределены кристаллы оксифторида церия, т.е. кристаллическая фаза. Введение кристаллической фазы оксифторида церия ниже указанных пределов не позволяет получать кристаллическую фазу указанных размеров, а выше указанных пределов ухудшает пропускание и приводит к растрескиванию стекла. Указанные размеры и концентрации кристаллов оксифторида церия позволяют идентифицировать предлагаемое стекло и обеспечивают возможность диффузного рассеивания света. Существенное значение имеет содержание примесей в заявляемом стекле, которое в сумме не превышает 10-4 и основную часть которого составляют ионы гидроксила. Конкретные составы и свойства стекла для диффузно-рассеивающих светофильтров приведены в таблице, где составы 2-5 предлагаемые, а составы 1, 6 характеризуют выбор граничных условий. ре Кислотоустойчивость 1 1 1 1 1 1000 1000 1000 1000 1000 Термостойкость, С На фигуре приведены спектры пропускания стекол составов 2 и 5 (соответственно кривые 1 и 2). В качестве исходного сырья для получения заявляемого стекла используют тетраэтилортосиликат(ТЭОС), аморфный тонкодисперсный кремнезем (2), хлорид церия (372), фторид аммония(4) марок ХЧ и ОСЧ. Материал получают прямым золь-гель методом. ТЭОС гидролизуют деионизованной водой в присутствии кислого катализатора, например соляной кислоты. В полученный золь вводят тонкодисперсный кремнезем и хлорид церия в виде раствора в деионизованной воде. Превращают золь в гель, добавляя в полученную смесь фторид аммония, разливая ее в плотно закрывающиеся формы и выдерживая. При добавлении фтори 2 4117 1 да аммония формируются кристаллы Се 3. Полученные заготовки модифицированного геля сушат, а затем спекают на воздухе при 11501200 С в течение 11,5 ч. В процессе термообработки кристаллы Се 3 окисляются до оксифторида церияи остаются в стекле в виде белых кристаллов. Заготовки стекла получают в виде труб, пластин, стержней и других профилей. Заготовки могут использоваться как изделия либо для превращения в изделия, могут подвергаться дальнейшей механической обработке. Таким образом, получен стеклокристаллический материал - кварцевое стекло, используемое как светорассеивающее стекло для светофильтров с различной оптической плотностью, обладающей высокой термостойкостью (до 1000 С), стойкостью к тепловому удару, высокой химической стойкостью. Источники информации 1. Заявка Японии 1226747, МПК С 03 В 20/00, С 03 С 3/06, 1988. 2. А.с. СССР 1701660, МПК С 03 С 3/12, 4/06, 1991. 3. Прохорова Т.И., Острогина С.М., Романова Е.Г. Новый материал - кварцевое светорассеивающее стекло // Стекло и керамика. - 1991. -7. - С. 9-10 (прототип). Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.