Учёные СПбГУ изучили кристаллические структуры и термические переходы бариевых полевых шпатов и определили, как они могут разрушаться в экстремальных условиях. Исследование позволит повысить качество и долговечность керамических материалов, так как бариевые полевые шпаты часто используются в промышленности.
Бариевые полевые шпаты (минералы с общей формулой BaAl2Si2O8) при эксплуатации постепенно деградируют и разрушаются — это связано с большим количеством температурных фазовых переходов. Несмотря на широкое использование этих материалов, кристаллические структуры их высокотемпературных модификаций до недавнего времени изучены не были. Почти за 70 лет накопился ряд несогласующихся между собой данных.
Комплекс современных методов и высокотехнологичного оборудования Научного парка Университета позволил нашим специалистам впервые достоверно определить кристаллические структуры всех высокотемпературных модификаций бариевых полевых шпатов и проследить пути их преобразования.
Долговечность материалов (в первую очередь керамики) на основе бариевого полевого шпата сильно зависит от фазовых переходов между низко- и высокотемпературными модификациями. В работе был использован комплекс современных методов исследования, таких как рентгеноструктурный анализ и спектроскопия комбинационного рассеяния при высоких температурах (до 1000 ⁰С).
В результате удалось выяснить, что кристаллическая структура гексацельзиана (высокотемпературная модификация BaAl2Si2O8) при обычных условиях является моноклинной, то есть низкосимметричной. Тогда как при нагревании она претерпевает два полиморфных преобразования, сопровождающихся повышением симметрии, что приводит к значительным изменениям объёма элементарной ячейки.
Научная группа кристаллографов СПбГУ планирует продолжить изучение других представителей семейства полевого шпата при экстремальных условиях, поскольку более полные знания о структурных преобразованиях позволят лучше понять механизмы разрушения керамических материалов и выбрать оптимальные температуры работы с керамиками, а также пути их отжига.