×
10.02.2015
216.013.2452

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СТЕКЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу получения пористых стекол. Технический результат изобретения заключается в получении пористого стекла с размером пор в интервале от 10 нм до 4 мкм. Стекломатериал обрабатывают расплавом нитрата натрия в интервале температур 350-500°С при изотермической выдержке в течение 2-192 часа. Далее стекло остужают, промывают в дистиллированной воде и высушивают при температуре 50-70°С в течение 2-3 часов. 3 ил.
Основные результаты: Способ получения пористого стекла путем обработки исходного стекломатериала, отличающийся тем, что обработку исходного стекломатериала осуществляют путем ионообменной обработки в расплавах нитрата натрия (NaNO) в интервале температур 350-500°C при изотермической выдержке в течение 2-192 часов, после чего полученный образец стекла остужают на воздухе, затем отмывают от остатков соли в дистиллированной воде при комнатной температуре и высушивают в сушильном шкафу при температуре 50-70°C в течение 2-3 часов.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам получения пористых стекол, которые представляют собой новый класс наноструктурированных мембранных систем, обладающих рядом преимуществ по сравнению с другими пористыми материалами: термической, химической и биологической устойчивостью, в сочетании с регулируемыми структурными характеристиками и превосходными адсорбционными свойствами, обусловленными большим объемом пор с разветвленной поверхностью, способной к активной хемосорбции разнообразных веществ. Этот комплекс свойств пористых стекол наряду с уникальными электроповерхностными и транспортными характеристиками делает их перспективными базовыми матрицами для изготовления оптических и лазерных элементов, композиционных материалов с заданными свойствами, пористых элементов функционального назначения.

Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.

Известен способ получения пористого стекла по заявке US 2011/0269621, которое получают путем приготовления смеси, включающей порошок стекла, содержащего щелочной компонент, порошок B, включающий по меньшей мере один кристалл, выбранный из а) глинистый минерал, который имеет слоистую кристаллическую структуру и б) цеолита и порошок C в виде водорастворимой неорганической соли, формируют смесь, содержащую от 0,05 до 3 частей по массе B порошка и от 0,2 до 4 частей по массе порошка C по отношению к 1 части по массе порошка стекла, формуют смесь; обжигают формованное изделие при температуре ниже, чем температура плавления водорастворимой неорганической соли и равной или выше, чем температура размягчения стекла, после чего осуществляют выщелачивание растворимых в воде неорганических солей из обожженного стекла для получения гранулированного пористого стекла.

Известен способ получения пористого стекла по заявке US 2012/0189844 из фосфоросиликатного сырья путем смешения с растворимым порообразователем, нагрева и выщелачивания до получения стекла, имеющего взаимосвязанную систему макропор.

Известен способ получения пористого стекла по заявке US 2013/0045853, который обеспечивает получения пористого стекла, имеющего высокую прочность путем простого и безопасного процесса, который не требует использования высокотемпературной термической обработки или обработки кислотой. Способ включает смешивание 4% по массе или более до 6,5 мас % или менее оксида натрия, 26 мас % или более до 36 мас % или менее по весу окиси бора и 60 мас % или более до 68% по весу или менее оксида кремния; нагревании смешанных материалов для расплавления материала и охлаждении расплавленного материала в контакте с водой без подогрева до получения пористого стекла.

Данному аналогу присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков изобретения, в связи с чем данное известное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Анализ отечественных и зарубежных публикаций показал, что известные способы получения пористых стекол используют метод выщелачивания и изучению их свойств. Пористое стекло получают в результате сквозного химического травления (выщелачивания) двухфазного стекла с взаимопроникающими фазами, состав и структура которых обусловлены процессами жидкостного фазового разделения (ликвации) в оксидных стеклообразующих щелочноборосиликатных системах.

Недостатком прототипа и всех известных аналогов является отсутствие возможности получения пористого стекла с заданными свойствами.

Задачей изобретения является возможности получения пористого стекла с заданными свойствами, в зависимости от состава стекла и солевого расплава, ионных радиусов обменивающихся катионов, температуры и времени взаимодействия, влияющих на распределение пор по размеру и строению образующейся структуры.

Сущность заявляемого изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата

Способ получения пористого стекла путем обработки исходного стекломатериала характеризуется тем, что обработку исходного стекломатериала осуществляют путем ионообменной обработки в расплавах нитрата натрия (NaNO3) в интервале температур 350-500°C при изотермической выдержке в течение 2-192 часов, после чего полученный образец стекла остужают на воздухе, затем отмывают от остатков соли в дистиллированной воде при комнатной температуре и высушивают в сушильном шкафу при температуре 50-70°C в течение 2-3 часов.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Суть заявленного способа заключается в проведение ионного обмена между щелочными катионами стекла и катионами солевого расплава. Причина наблюдаемых особенностей ионообменного процесса состоит в том, что при температурах ниже температуры стеклования кремнекислородные группировки не могут изменять свою ориентацию и положение в пространстве. Замена щелочных катионов стекла на катионы с меньшим ионным радиусом - r и, соответственно, с большей силой поля z/r2 приводит при T<Tg к возникновению растягивающих напряжений. Воздействие этих напряжений на микродефекты структуры стекла приводит к его разрушению с образованием локальных разрывов. Солевой расплав проникает в микротрещины и смещает границу раздела фаз вглубь от первоначальной поверхности раздела, увеличивая ее площадь.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленного способа, заключается в обеспечении возможности получения новых пористых стеклообразных материалов с заданными свойствами, в зависимости от состава стекла и солевого расплава, ионных радиусов обменивающихся катионов, температуры и времени взаимодействия, влияющих на распределение пор по размеру и строению образующейся структуры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлены микрофотографии образцов стекол после ионообменной обработки, полученные, с помощью оптической микроскопии, на фиг.2 - ACM - изображения образца стекла KBaSi после обработки в расплаве, NaNO3, при температуре 400°C, в течение 4 часов, полученные с помощью атомно-силовой микроскопии, на которой видны поры диаметром 10-40 нм (а-в 2D, б-в 3D), на фиг.3 - электронная микрофотография образца стекла KBaSi после обработки в расплаве нитрата натрия, T - 450°C, 24 часа.

Заявленный способ осуществляют следующим образом (на примере получения пористых стекломатериалов на основе модельного стекла состава 15K2O-15BaO-70SiO2 (мол.%) (выше и далее KBaSi), которое было предварительно синтезировано из карбоната калия, карбоната бария и диоксида кремния в силитовой печи, при температуре 1500°C в течение 2 ч, и отожжено в муфельной печи при температуре 650°C.

Для проведения ионообменной обработки исходные образцы модельные стекла были нарезаны в форме пластин, отшлифованы и отполированы.

Ионообменная обработка пластин модельного стекла проводилась в расплавах нитрата натрия (NaNO3) в интервале температур 350-500°C при изотермической выдержке в течение 2-192 часов.

Для этого в тигель насыпали нитрат натрия и помещали туда пластину стекла. После чего тигель устанавливали в холодную муфельную печь и включали нагрев до требуемой температуры.

После чего давали изотермическую выдержку при заданной температуре в течение требуемого времени.

Затем отключали печь и вынимали тигель из печи, после чего из расплава извлекали образец стекла, который остывал на воздухе.

Остывший образец отмывали от остатков соли погружением в дистиллированную воду при комнатной температуре.

После чего образец высушивали в сушильном шкафу при температуре 50-70°C в течение 2-3 часов.

В результате эксперимента по замене ионов K+ (из модельного стекла KBaSi) на Na+ (из расплава NaNO3) формируется пористый материал с размером пор в интервале от 10 нм до 4 мкм.

Пористость полученных стекол изменяется от 0.025 до 0.070 см3/г в зависимости от режима ионообменной обработки. Градиент показателя преломления (nd) пористых стекол при различных режимах ионообменной обработки изменяется от 1,5468 до 1,5442.

Степень обмена и концентрационное распределение щелочных катионов, образующихся при взаимодействии калиевобариевосиликатного стекла, с расплавом нитрата натрия, в процессе ионообменной обработки определялось при помощи электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализатора CAMEBAX.

Характеристики пористой структуры полученных стекол были оценены с помощью метода оптической микроскопии, атомно-силовой микроскопии и электронной микроскопии.

Микрофотографии образцов стекол после ионообменной обработке, полученные, с помощью оптической микроскопии представлены на фиг.1. Как можно видеть из представленных фотографий, микроструктура обработанных образцов не значительно меняется от времени изотермической выдержке. ACM - изображение поверхности стекла KBaSi после обработки в расплаве нитрата натрия при температуре 400°C, в течение 4 ч, представлено на фиг.2. На данном изображении хорошо различимы поры округлой формы, диаметром от 2 до 4 мкм. Ниже приведена электронная микрофотография (фиг.3) образца стекла KBaSi после обработки в расплаве, NaNO3, при температуре 450°C, в течение 24 часов, на которой видны поры диаметром 10-40 нм.

Заявленный способ позволяет получить новые пористые стеклообразные материалы с заданными свойствами, в зависимости от состава стекла и солевого расплава, ионных радиусов обменивающихся катионов, температуры и времени взаимодействия, влияющих на распределение пор по размеру и строению образующейся структуры.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения.

Способ получения пористого стекла путем обработки исходного стекломатериала, отличающийся тем, что обработку исходного стекломатериала осуществляют путем ионообменной обработки в расплавах нитрата натрия (NaNO) в интервале температур 350-500°C при изотермической выдержке в течение 2-192 часов, после чего полученный образец стекла остужают на воздухе, затем отмывают от остатков соли в дистиллированной воде при комнатной температуре и высушивают в сушильном шкафу при температуре 50-70°C в течение 2-3 часов.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СТЕКЛА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СТЕКЛА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО СТЕКЛА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 57 items.
10.02.2015
№216.013.2455

Способ получения высококремнеземного пористого стекла с магнитными свойствами

Изобретение относится к пористым высококремнеземистым стеклам. Технический результат изобретения заключается в получении пористых стекол в форме массивных изделий толщиной 0,1÷2 мм с размерами кристаллитов 5÷20 нм. Объем пор стекла составляет 0,2÷0,6 см/см. В состав базового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540754
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.04.2015
№216.013.3e9c

Способ синтеза в стеклах объемно кристаллизующихся соединений

Изобретение относится к технологиям создания новых материалов и предназначено для использования в области технологии кристаллических и стеклокристаллических материалов. Стекла кристаллизуют в виде крупных кусков в условиях, обеспечивающих быстрое выпадение известных фаз, соответствующих фазовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547516
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.406e

Способ получения наночастиц серебра

Изобретение относится к области получения наноразмерных частиц серебра и может быть использовано в технологиях, связанных с применением ультрадисперсных порошков серебра. Способ включает проведение синтеза сереброборатного стекла, выработанного из шихты для синтеза сереброборатного стекла,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547982
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.07.2015
№216.013.5b73

Композитный твердый электролит на основе фаз, кристаллизующихся в системе bio-bao-feо, и способ его получения (варианты)

Изобретение относится к композитному твердому электролиту на основе фаз, кристаллизующихся в системе BiO-BaO-FeO. При этом он содержит, мол.%: BiO - 67-79, BaO - 17-22, FeO - 2-16. Также изобретение относится к вариантам способа получения электролита. Указанные материалы имеют более высокие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554952
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5cb3

Электрохимический роботизированный комплекс для формирования наноразмерных покрытий

Изобретение относится к электрохимической установке для формирования наноразмерного покрытия и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промышленности. Установка содержит компьютер, контроллер и манипулятор 1, установленный на стойке 2 с возможностью вращения вокруг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555272
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.08.2015
№216.013.736b

Способ получения сорбента для очистки растворов от ионов тяжелых металлов

Изобретение относится к получению сорбентов для очистки растворов от ионов тяжелых металлов. Согласно способу нитраты алюминия, магния и натрия растворяют в азотной кислоте с добавлением этилового спирта, в полученную смесь вливают тетраэтоксисилан. Далее проводят осаждение геля состава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561117
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.12.2015
№216.013.9bad

Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция

Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция предназначен для получения сегнетоэлектрических материалов и может быть использован в области радиоэлектронной промышленности, например, в качестве конденсаторов малых линейных размеров. Шихта для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571478
Дата охранного документа: 20.12.2015
10.04.2016
№216.015.2e7e

Способ получения синтетического цеолита структурного типа rho

Изобретение относится к области синтеза цеолитов. Способ получения синтетического цеолита структурного типа Rho включает приготовление реакционной смеси, при этом сначала смешивают воду, краун-эфир, гидроксид цезия и гидроксид натрия, затем добавляют алюминат натрия и перемешивают до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580723
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.08.2016
№216.015.52fb

Способ получения синтез-газа высокотемпературным каталитическим окислительным превращением метана

Изобретение относится к способу получения синтез-газа высокотемпературным каталитическим окислительным превращением метана. Способ заключается в подаче в реактор, в который помещен катализатор, исходной газовой смеси, содержащей смесь метана и углекислого газа и проведении процесса при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594161
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.531a

Способ получения композитного мультиферроика на основе ферромагнитного пористого стекла

Изобретение относится к технологии мультиферроиков. Технический результат - получение нанокомпозитов со свойствами мультиферроиков. Способ получения композитного мультиферроика включает термообработку железосодержащего щелочноборосиликатного стекла, выдержку двухфазного стекла в 3 М растворе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594183
Дата охранного документа: 10.08.2016
Showing 11-20 of 36 items.
10.02.2015
№216.013.2455

Способ получения высококремнеземного пористого стекла с магнитными свойствами

Изобретение относится к пористым высококремнеземистым стеклам. Технический результат изобретения заключается в получении пористых стекол в форме массивных изделий толщиной 0,1÷2 мм с размерами кристаллитов 5÷20 нм. Объем пор стекла составляет 0,2÷0,6 см/см. В состав базового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540754
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.04.2015
№216.013.3e9c

Способ синтеза в стеклах объемно кристаллизующихся соединений

Изобретение относится к технологиям создания новых материалов и предназначено для использования в области технологии кристаллических и стеклокристаллических материалов. Стекла кристаллизуют в виде крупных кусков в условиях, обеспечивающих быстрое выпадение известных фаз, соответствующих фазовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547516
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.406e

Способ получения наночастиц серебра

Изобретение относится к области получения наноразмерных частиц серебра и может быть использовано в технологиях, связанных с применением ультрадисперсных порошков серебра. Способ включает проведение синтеза сереброборатного стекла, выработанного из шихты для синтеза сереброборатного стекла,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547982
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.07.2015
№216.013.5b73

Композитный твердый электролит на основе фаз, кристаллизующихся в системе bio-bao-feо, и способ его получения (варианты)

Изобретение относится к композитному твердому электролиту на основе фаз, кристаллизующихся в системе BiO-BaO-FeO. При этом он содержит, мол.%: BiO - 67-79, BaO - 17-22, FeO - 2-16. Также изобретение относится к вариантам способа получения электролита. Указанные материалы имеют более высокие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554952
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5cb3

Электрохимический роботизированный комплекс для формирования наноразмерных покрытий

Изобретение относится к электрохимической установке для формирования наноразмерного покрытия и может быть использовано в полупроводниковой и электронной промышленности. Установка содержит компьютер, контроллер и манипулятор 1, установленный на стойке 2 с возможностью вращения вокруг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555272
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.08.2015
№216.013.736b

Способ получения сорбента для очистки растворов от ионов тяжелых металлов

Изобретение относится к получению сорбентов для очистки растворов от ионов тяжелых металлов. Согласно способу нитраты алюминия, магния и натрия растворяют в азотной кислоте с добавлением этилового спирта, в полученную смесь вливают тетраэтоксисилан. Далее проводят осаждение геля состава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561117
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.12.2015
№216.013.9bad

Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция

Состав композиции для получения сегнетоэлектрического материала титаната бария-стронция предназначен для получения сегнетоэлектрических материалов и может быть использован в области радиоэлектронной промышленности, например, в качестве конденсаторов малых линейных размеров. Шихта для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571478
Дата охранного документа: 20.12.2015
10.04.2016
№216.015.2e7e

Способ получения синтетического цеолита структурного типа rho

Изобретение относится к области синтеза цеолитов. Способ получения синтетического цеолита структурного типа Rho включает приготовление реакционной смеси, при этом сначала смешивают воду, краун-эфир, гидроксид цезия и гидроксид натрия, затем добавляют алюминат натрия и перемешивают до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580723
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.08.2016
№216.015.52fb

Способ получения синтез-газа высокотемпературным каталитическим окислительным превращением метана

Изобретение относится к способу получения синтез-газа высокотемпературным каталитическим окислительным превращением метана. Способ заключается в подаче в реактор, в который помещен катализатор, исходной газовой смеси, содержащей смесь метана и углекислого газа и проведении процесса при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594161
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.531a

Способ получения композитного мультиферроика на основе ферромагнитного пористого стекла

Изобретение относится к технологии мультиферроиков. Технический результат - получение нанокомпозитов со свойствами мультиферроиков. Способ получения композитного мультиферроика включает термообработку железосодержащего щелочноборосиликатного стекла, выдержку двухфазного стекла в 3 М растворе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594183
Дата охранного документа: 10.08.2016
+ добавить свой РИД