圣彼得堡国立大学晶体学家找到了提高陶瓷质量和耐用性的方法

长石是地壳中最常见的矿物之一。 钡长石（通式为 BaAl₂Si₂O₈的矿物）及其合成类似物因其热膨胀率低、化学和热稳定性高以及发光等特点，被广泛应用于工业领域。

由俄罗斯科学基金资助的工作成果发表在期刊Journal of the European Ceramic Society上。

然而，据文章第一作者、圣彼得堡国立大学（晶体学系）副教授柳德米拉·戈列洛娃介绍，基于BaAl₂Si₂O₈的材料在反应过程中会由于大量的温度相变而逐渐降解和退化。 尽管这些材料被广泛使用，但直到最近才对其高温变质的晶体结构进行了研究。

正是这些知识使我们能够了解矿物降解的方式和原因，并找到提高基于BaAl₂Si₂O₈的各种陶瓷材料的质量和耐用性的方法。 近 70 年的研究历程积累了许多不一致的数据。 圣彼得堡国立大学科技园的现代方法和高科技设备使该大学的科学家们首次准确界定了钡长石所有高温改性的晶体结构，并追踪了它们的转化路径。

基于钡长石的材料（主要是陶瓷）的耐久性在很大程度上取决于低温和高温改性之间的相移。 在工作中，我们使用了一套现代研究方法，如高温（高达 1000 ⁰C）下的 X 射线衍射分析和拉曼光谱。

文章第一作者、圣彼得堡国立大学（晶体学系）副教授柳德米拉·戈列洛娃

最终，圣彼得堡国立大学的科学家们发现，在正常条件下，六角星（BaAl₂Si₂O₈的高温改性物）的晶体结构是单斜的，即低对称性。 而在加热条件下，它发生了两种多晶体转变，同时伴随对称性的增加，导致单胞体积发生显著变化。

圣彼得堡大学晶体学家科研小组计划继续研究极端条件下长石类的其他代表性种类，因为对结构转变有了更全面的了解，就能更好地理解陶瓷材料断裂的机理，选择处理陶瓷的最佳温度以及陶瓷退火的方法。

柳德米拉·戈列洛娃指出：“我们希望，除了基本的晶体化学问题外，我们还能解决应用性问题，从而使我们的研究有助于开发和改进新型长石材料”。

2024 年，圣彼得堡国立大学晶体学系将庆祝建系 100 周年。 该系以其科学传统和发现而在俄罗斯国内外广为人知。

该大学斯坦尼斯拉夫·康斯坦丁诺维奇·菲拉托夫教授在高温晶体学领域的工作延续了对钡长石的研究。 他在圣彼得堡大学工作期间，利用粉末热辐射方法对矿物和类矿物材料进行了大量研究工作。

柳德米拉·戈列洛娃领导的科研小组的工作得到了俄罗斯国家基金（№22-77-10033）的资助。 研究工作在圣彼得堡大学科学园（“物质研究的光学和激光方法”资源中心、“研究的X射线衍射方法 ”研究中心、“地质模型 ”研究中心和圣彼得堡大学计算中心）进行。