Механические свойства, физика прочности и пластичность

Эволюция дефектов строения стекол SiO$_2$–TiO$_2$ при изменении концентрации TiO$_2$ от нуля до разделения фаз

И. П. Щербаков, М. В. Нарыкова, А. Е. Чмель

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Коэффициент теплового расширения (КТР) стекол системы SiO$_2$–TiO$_2$ уменьшается по мере увеличения содержания TiO$_2$. При концентрации диоксида титана примерно 4–6 mol% (в зависимости от способа синтеза стекла) КТР переходит к отрицательным значениям. При его содержании 8–11 mol% происходит девитрификация. В настоящей работе методами фотолюминесценции и отражательной ИК-спектроскопии исследовано поведение ансамбля дефектов строения композита при увеличении содержания TiO$_2$ до распада стекла на фазы составляющих оксидов.
Прецизионные измерения плотности бинарного стекла показали, что при концентрации TiO$_2$ 7.9 mol% происходит ранее не описанное в литературе падение плотности в результате конверсии стекла в поликристаллическую субстанцию, составленную из кристаллитов SiO$_2$ и TiO$_2$. В концентрационной области совместимости оксидов ансамбль точечных дефектов включает центры $\equiv$SiO–Si$\equiv$ и $\equiv$Ti–O$^-$, а также нейтральные кислородные вакансии $\equiv$Si–Si$\equiv$ и $\equiv$Si–Ti$\equiv$. При концентрации TiO$_2$ 7.9 mol% группы $\equiv$Si–Ti$\equiv$ исчезают, тогда как “мостики” Si–O–Ti остаются стабильными в кристаллизованном материале.

Ключевые слова: стекло SiO$_2$–TiO$_2$, точечные дефекты, структурные дефекты, фотолюминесценция, ИК-спектроскопия.

Поступила в редакцию: 16.02.2023
Исправленный вариант: 16.02.2023
Принята в печать: 01.03.2023

DOI: 10.21883/FTT.2023.04.55297.20

Реферативные базы данных:

•