Технология получения ситалла. Наносинтетика или ювелирный ситалл

Наносинтетика или ювелирный ситалл

Самопроизвольная кристаллизация стекла – процесс, как известно, нежелательный, ведь после кристаллизации изделие теряет внешнюю привлекательность, прочность и вообще может разрушиться. Другое дело – управляемая поликристаллизация, то есть образование в аморфном стеклянном массиве множества мелких кристалликов. Именно поликристаллизация лежит в основе высоких потребительских свойств керамики и фарфора.

История создания ситалла

Первые успешные попытки насытить аморфное стекло кристаллами относятся к 1739-му году. Рене Реомюр, академик Парижской и Петербуржской академия наук, пытался изобрести жаростойкое стекло – и получил материал, внешне схожий с фарфором.

Молочно-белая непрозрачность реомюровского «фарфора» обуславливалась размерами микрокристаллов, насыщавших стекольную массу. Изобретение показалось бесполезным, и о нем забыли.

Более чем через два столетия опыты по варке стеклокерамической массы возобновились – уже в Америке. Промышленный шпионаж, считавшийся в середине ХХ века двигателем прогресса, разнес идеи производства нового материала по миру.

Оказалось, не так сложна технология, как попытка дать стеклокристаллическому веществу звучное имя. В США пытались внедрить название «пирокерам». Поляки придумали «квазикерам». Англичане решили соригинальничать и предложили миру слово «слагцерам».

И тогда все прогрессивное человечество обратило взоры в сторону России, ибо в области словотворчества тогдашний СССР опережал всякое государство планеты. Физик, крупный специалист по стеклу, лауреат Сталинских премий профессор Исаак Китайгородский предложил звать новый стекломатериал ситаллом. Слово «ситалл» сотрудники лаборатории Китайгородского составили из «кристалла» и «стекла».

Название прижилось. Ситалл отправился завоевывать рынок.

Чем силен ситалл?

Первые ситаллы вряд ли могли порадовать эстетов. Если размеры микрокристалликов в стеклянном массиве превышали длину полуволны света, материал получался серовато-молочным (как у Реомюра). Прозрачные разновидности ситалла мало отличались от низкосортного стекла, были мутными и слабоокрашенными (в тона болотной жижи).

Однако выдающиеся физические свойства ситалла предопределили его успех. По прочности, износоустойчивости, термостойкости ситалл намного превосходит аморфное стекло. По твердости ситалл соперничает с лучшими сортами стали. Материал безупречно работает как электроизолятор.

Но самое важное – с точки зрения геммологии – свойство ситалла открылось позднее, через два десятилетия производства нового материала. Оказалось, что ситаллу можно сообщить высокие оптические свойства и заменить им менее прочное кварцевое стекло.

Прозрачность ситалла, достаточная для изготовления линз, достигается синтезированием в стекле кристаллов особо малого размера. Свет беспрепятственно огибает такие кристаллики и, проходя через кристаллическую решетку, преломляется точно так же, как и в аморфной стеклянной массе.

От ситалла оптического до ситалла ювелирного качества оставался всего один шаг. Но растянулся он на долгие годы.

Цвет ситалла

Первые ситаллы – из тех, что Китайгородский получил еще до войны – отличались крайней невзрачностью. Поскольку в качестве исходного сырья использовались отходы металлургического производства, шлакоситаллы выходили из лабораторий окрашенными окисями металлов в серо-бурые с прозеленью цвета.

Война помешала совершенствованию технологий, да и строители не особо протестовали против непонятного цвета плит, шедших на облицовку полов в цехах и коридорах. Лишь в 1970-м году были получены первые партии ситалла красивой молочно-белой окраски. Добавления пигментов позволили добиться известного разнообразия в колорите производимой продукции.

Однако ювелирная промышленность подобным материалом заинтересоваться не могла. А вот стеклокристаллическая масса, способная выдерживать высокие термодинамические нагрузки и пригодная к изготовлению рубинового стекла для звезд московского Кремля – ювелирам пригодилась.

Трудности и победы

Как известно, некоторые металлы, будучи добавленными в стеклянную шихту в минимальных количествах (до полупроцента), растворяются в кремнеземе при варке стекла, а при остывании – кристаллизуются. Меняя светопропускные способности стекла, металлы оцвечивают материал, не снижая его прозрачности.

Однако ситалл – это смесь кристаллической и аморфной фаз стекла, причем в пропорциях явного преобладания кристаллов (90% и выше). Невозможно даже подумать, чтобы кристаллы металлов, введенные в стекло в столь больших количествах, сохранили материалу прозрачность.

Парадокс решился не без труда. Многочисленные эксперименты с дозированием металлических добавок и режимами термообработки стекла позволили создать технологию катализа кристаллизации кремнезема.

При варке прозрачного окрашенного ситалла металлы добавляются в шихту, и после образуют мельчайшие – до двух миллионных долей метра размером – кристаллы. При термообработке каждый из кристаллов металла становится центром формировании кристаллической фазы кремнезема, причем область кристаллизации имеет округлую каплевидную форму.

Читать еще:  Нормы набора веса и роста. Молодым мамам-развенчивание мифов-вес грудничков

Фактически отливка ситалла превращается в массив кристаллических микросфер SiO2 с металлическими затравочными центрами, скрепленных цементом аморфного стекла. Именно этот материал и идет на изготовление ситалловых ювелирных вставок.

Следуя вербальной моде, ювелиры зовут ситалловые вставки «наносинтетикой». Стоимость наносинтетики в изделиях достигает уровня в пять долларов за карат.

Применение цветных прозрачных ситаллов

Помимо ювелирной отрасли, с энтузиазмом принявшейся гранить и оправлять кусочки кристаллизованного стекла, новым материалом заинтересовались и оптики, и электронщики, и создатели космической техники.

Сегодня ученые умеют не только зонировать окраску ситалла, но и формировать внутри кристаллизованного стекла точно очерченные участки с заданными оптическими свойствами. Таким способом изготавливаются сложные светофильтры, решетки, зеркала и прочие оптические элементы конструкций.

Созданы ситаллы, меняющие свои светопропускные характеристики в зависимости от интенсивности электромагнитных потоков. Возобладает ли наносинтетика александритовым эффектом? Скоро увидим!

Гранат ситалл — что это?

Нередко при покупке ювелирного изделия, инкрустированного гранатом, на бирке можно встретить весьма странное слово — «ситалл». Люди, которые никогда ранее не сталкивались с таким обозначением, могут и вовсе не придать ему значения или даже постесняться спросить его определение. Но очень важно понимать, что такое гранат ситалл, чтобы потом не расстраиваться, что вы купили совсем не то что хотели.

В этой статье вы узнаете, что такое вообще камень ситалл, а также ознакомитесь с основными характеристиками граната ситалл и выясните для себя, какими свойствами он обладает и подходит ли именно вам.

Что такое камень ситалл

Ситалл — это стеклокристаллический материал, который получают с помощью объёмной кристаллизации стёкол. Он состоит из одной или иногда нескольких кристаллических фаз, которые равномерно распределяются по стекловидной фазе.

Назначение таких экземпляров может быть разным:

С точки зрения ювелирной ценности, ситалл — довольно прочный материал, обладающий иногда и другими качественными свойствами:

  • устойчивы к кислотам;
  • не плавятся;
  • сохраняют свой внешний вид дольше, чем природные камни;
  • идеально прозрачные;
  • устойчивость к механическим повреждениям;
  • может быть окрашен абсолютно в любой оттенок;
  • доступная стоимость.

Другими словами, если вы покупаете ювелирное украшение с любым камнем, но на бирке изделия приписано «ситалл», то это говорит о том, что перед вами не природный самоцвет, а искусственно полученный камень, обладающий довольно высокими качественными характеристиками, а по виду не отличающийся от натурального минерала.

Если говорить ещё проще, то ситалл — сверхпрочное стекло, большая часть которого кристаллизована, произведённое в лаборатории с помощью гидротермальных условий.

Также на бирке ювелирного украшения может быть указано обозначение «ГТ».

Гранат ситалл

Подобной технологией изготавливают многие камни. Это не только гранат, но и морион, турмалин, рубин, морганит, аметрин и многие многие другие. Особенность их в высоких показателях качества, которые выше, чем в природных минералах. Но и недостаток есть. Если вы хотите стать обладателем именно натурального граната, то ситалл точно не для вас.

Гранат ситалл по некоторым показателям даже превосходит своего природного собрата. Цвет у него намного ярче, блеск ровнее и чище, а показатель твёрдости ничуть не меньше, чем у натурального граната.

В остальном камень имеет такие характеристики:

  • плотность — от 3,2 до 3,4 г/см куб;
  • преломление — 1,65 — 1,7;
  • термическая устойчивость до 1000°С;
  • не подвергается влиянию газа, света и влажности.

Свойства камня

Многие любители драгоценных украшений, которые инкрустированы именно натуральными минералами знают, что камни обладают особой энергетической силой, которая проявляется в лечебных и магических способностях. Так, они помогают вылечить некоторые заболевания, облегчить состояние больного, исправить некоторые негативные черты характера, сгладить дерзкий нрав и многое другое.

Почему так происходит, объяснить не могут ни литотерапевты, ни эзотерики. Видимо, это сама природа позаботилась о том, чтобы её творения приносили человеку не только визуальное наслаждение, но и реальную помощь.

Что касается стеклокристаллического материала, а в данном случае конкретно граната ситалл, то, к сожалению, такими качествами камень не обладает, поскольку получают его исключительно в лабораторных условиях и участие в его создании принимает вовсе не природа, а целая группа людей: химики, физики, геммологи, минералоги.

Кому подходит по знаку зодиака

По мнению астрологов, любой натуральный самоцвет, найденный в природе, относится не только к какой-то планете, но и к определённой стихии. Именно это позволяет определить, какой минерал какому знаку зодиака подходит.

Однако по той же причине, что гранат ситалл изготавливается искусственным путём, ему не приписывают ни планету Солнечной системы, ни покровительствующую стихию.

Поэтому если вы решили приобрести украшение со стеклокристаллическим материалом, смело отправляйтесь в ювелирный магазин и совершайте долгожданную покупку. Тут уж не важно, кто вы по знаку зодиака — Стрелец, Лев, Весы или кто другой — камень подходит исключительно всем.

Ситалл: история открытия, сфера применения и стоимость

Камни, которые украшали одежду и ювелирные украшения считались предметом роскоши. Но к сожалению, они были доступны только для богатых людей.

Читать еще:  Православный календарь на год

Красивыми и дорогими вещами хотели обладать и люди со средним достатком. И воплотить это в реальность можно было, только воспользовавшись искусственными аналогами драгоценных камней.

В настоящее время самыми распространенными образцами искусственно полученных камней для создания ювелирных украшений необыкновенной красоты являются ситалл и наноситалл. Подробная статья об искусственно выращенных камнях, здесь.

Название ситалла говорит о соединении двух металлов – это кремний и алюминий. Если быть точным, то это алюмосиликатное стекло. В природе встречается настоящий его аналог – обсидиан.

Изобретен он был в России и по сравнению со всеми остальными искусственно выращенными кристаллами, он самый распространенный и имеет очень много преимуществ. Он без цвета и очень сильно похож на бриллиант. Но у него есть виды, которые могут имитировать изумруд, топаз и их не отличить от оригинала.

Следующий – это наноситал. Он является также искусственно полученным образцом, у него встречается достаточно разная степень прозрачности. Его изготавливают способом кристаллизации стекла и требуемым химическим составом.

Его относят к стеклокристаллическим материалам. Производится он также в России. И отечественные ученые используются для получения два оксида SiO2, Al2O3, как правило, это основные составляющие в искусственных драгоценных камнях.

В последнее время их очень часто стали использовать в ювелирном деле. Появление данных кристаллов развило конкуренцию, которая стала собственно главным двигателем.

Драгоценные камни привлекают очень много клиентов, которые желают купить красивую вещь, но, как правило, она очень дорогая и не всегда по карману. Поэтому появление таких камней является, по сути дела, необходимым.

История создания ситалла

Наука никогда не стоит на месте, постоянно ищет какие – то новые способы или методы получения чего либо. Итак, когда-то в далеком 1739 году Рене Реомюр впервые пытался получить стекло, которые будет выдерживать большие температурные нагрузки. Это были первые попытки насытить аморфное стекло.

Рене был академиком из Парижской и Петербуржской академии наук. Тогда он получил новый материал, который имел схожесть с фарфором. Его стекло было не прозрачным, но это было за счет размера кристаллов, но, к сожалению, его изобретение не восприняли, и оно осталось, ни кому ненужным.

И только спустя целых два столетия, появился интерес к варке стеклу и исследования были возобновлены, но уже в Америке. Тогда, в 20 веке, многие промышляли шпионажем в сфере промышленности и новость о новой разработки материала мгновенно разлетелась по всему миру.

Но технология ситаллов оказалась вовсе не сложной, а вот придумать ему соответствующее название оказалось сложнее. Итак, американцы придумали название «пирокерам», а Польше же этот материал называли «квазикером», а в Англии назвали «слагцерами».

Но на этом дискуссии не закончились, и весь мир обратился к России. Знаменитый физик, специалист по стеклу, он был лауреатом Сталинских премий, Исаак Китайгородский предложил назвать новый материал ситалл.

Физические свойства

Несмотря на то, что ситалл очень похож на стекло у него есть свойства, которыми он от него отличается. Его формула схожа с горным хрусталем. Из него и получают кварцевое стекло.

Давайте рассмотрим имеющиеся свойства:

  1. Первое свойство – это твердость. Ее измеряют с помощью шкалы Мооса и это значение составляет 8 баллов. Этот параметр на 1 балл меньше, чем у корунда.
  2. Второе свойство – это пористость. И это значение равно нулю.
  3. Следующее свойство – плотность. Ситалл по плотности 2400-2950 кг/м 3 . Поэтому данный материал обладает очень хорошей теплопроводностью.
  4. Структура у него тонкозернистая, поэтому обладает прекрасными электроизоляционными свойствами.
  5. Температура плавления равна 1030 о С, но бывает и выше. Это зависит от разновидности камня, но вот ниже этого значения не бывает. Термостойкость повышают за счет добавления в состав ситалла лития и алюминия.
  6. Также камень устойчив к химической обработке.
  7. Также материал очень прозрачный, что, несомненно, является положительным свойством. Причем зависит она от размера кристаллов.

Все эти свойства обусловлены использованными компонентами для получения. Основой служит шихта, то есть определенная смесь материалов.

Она содержит в себе один или несколько ядрообразующих веществ. И они получали название нуклеаторы. Они увеличивают число центральных элементов для кристаллизации. В итоге в 1 мм 3 есть множество таких образований.

Процесс получения:

  1. Сначала необходимо расплавить шихту. Это процесс делится на 2 этапа. Сначала формируются центры кристаллизации, затем температура доводится до такого значения, когда происходит рост агрегатов.
  2. Следующим этапом необходимо выработать массу. Это процесс заключается в отливке предметов. Отлив изделий заключается в использовании определенных форм.
  3. На последнем же этапе охлаждают массу.

Ювелирные ситаллы

Ситалл был изобретен еще в 70 годах прошлого столетия, но вот использовать в ювелирном искусстве его стали только сейчас. И все дело было в том, что для создания использовали отходы металлургии. Но это давало камню очень мрачные и неприглядные цвета, которые не всегда можно было использовать в украшениях.

Читать еще:  Объемная аппликация зима. Конспект занятия по художественно-эстетическому развитию Зимушка-зима" (аппликация в средней группе)"

Но среди них были такие оттенки:

И где-то примерно до 1970 года его использовали, чтобы производить плитку для облицовки. Позже же появились минералы бежевого цвета, которые уже более подходили для ювелирного дела.

Но ученые на этом не останавливались и разработки велись постоянно, добавлялись разные пигменты. Благодаря этому на сегодняшний день существует очень много различных оттенков и цветов этого камня.

Сегодня же ювелиры используют ситалл как драгоценный камень. Его используют в создании украшений, для инкрустирования различных предметов. Любое изделие из ситалла засверкает ярче, если правильно подобрать камень.

Среди украшений с ситаллом можно встретить:

  • кольца, перстни (причем они могут быть как массивными, так и очень миниатюрными);
  • подвески;
  • броши;
  • браслеты;
  • запонки;
  • серьги с ситаллом; Предлагаем вашему вниманию статью о серьгах из драгоценного султанита, здесь.
  • ожерелья.

Все эти украшения выглядят очень достойно с этим камнем, причем цена намного дешевле, чем у изделий с бриллиантами, алмазами и любыми другими настоящими драгоценными камнями.

Цвет ситалла

Самые первые камни, которые были еще получены до войны, были очень невзрачными и некрасивыми. Но их пытались окрашивать с помощью окисей металлов в бурые цвета с прозеленью. Но потом началась война, и было не до этого, только уже намного позже появились первые образцы камня молочной окраски.

Но на этом ювелирная промышленность не остановилась и стала пробовать дальше, таким образом, появились яркие оттенки, которые прекрасно смотрятся в ювелирных украшениях.

Преимущества камня

У камней такого рода очень много плюсов, которые просто заставляют их использовать все чаще и чаще.

Давайте же их рассмотрим:

  • Они обладают прекрасной устойчивостью к термически ударам;
  • Огромная палитра цветов, возможно, подобрать любой цвет;
  • Данные камни очень прочные, твердые, плотные, износостойкие;
  • Конечно же, очень привлекательная цена по сравнению с их аналогами драгоценных камней.

Также эти камни новые и, конечно, у многих просто неподдельный интерес к ним. Потому что среди них такое огромное разнообразие по цветовой гамме, да еще и по привлекательной цене, что также немаловажно.

Применение ситалла

Появление новых синтетических камней, конечно, влечет за собой следующий вопрос, а где же они используются.

Итак, ситалл используется в таких сферах:

  • Применяются они во многих отраслях промышленности, к примеру, машиностроительная отрасль. Здесь камни используют, чтобы наносить покрытие на детали из металла. Это способствует исключению появления коррозии, а также дает изделию блеск.
  • Следующая отрасль, где используются камни – это нефтеперерабатывающая. Здесь их используют для создания ситалловых труб. Эти трубы имеют хорошую термическую и механическую износостойкость, прочность, надежность, которая просто необходима в данной отрасли.
  • Ситалл используется и в быту, для создания кастрюль, сковородок.
  • В авиационном строительстве используют стеклокерамику на их основе для ракетных обтекателей.
  • Также ситалл используют в микросхемах. Здесь они уже играют роль диэлектрической изоляции.
  • Их используют и в стоматологии. Так как ситаллы имеют хорошую прочность, износостойкость, прекрасным составом и структурой, поэтому они являются незаменимыми в изготовлении коронок для зубов. Сейчас уже известны и используются 4 ситалла:
    1. “Сикор” его используют для выполнения индивидуальных коронок. “Сикор” был получен с помощью кристаллизации альбит – диопсид. По сравнению с фарфоровыми массами, они имеют ряд преимуществ: наличие опакового слоя, который дает гарантию, что трещин при спекании не будет, для него нужен особый обжиг, также обладает большим диапазоном рабочей температуры.
    2. Симет” для протезов из металлокерамики. Что касается “Симет” то им выполняют облицовку каркасов цельнолитых протезов. Для них используется материал – стекло лейцит-альбитового состава. Из него вполне возможно сделать индивидуальные протезы. К тому же этот вид нейтральный и с химической, и с биологической точки зрения. Он не вызывает аллергию у пациента, что очень важно при установке протезов.
    3. Биоситалл” используется, чтобы восстанавливать повреждения в костных тканях;
    4. Ситалл для изготовления протезов.
  • В строительной области всегда за новые материалы, и сейчас используется новый материал для полов – это стекломрамор. Он обладает очень высокими эксплуатационными свойствами, которые являются незаменимыми для такого вида материала.
  • Ювелирная промышленность. Как уже было замечено, он способен имитировать различные камни, причем он прозрачнее природных аналогов. Одним из успешных образцов является аметрин – ситалл. Амеетрин – это аметист двухцветный, он очень редко встречается и соответственно дорого стоит. А ситалл – прекрасная его замена, которая нисколько не хуже оригинала. Еще один камень – султанит. Он также является хамелеоном, встречается редко и стоит дорого. А вот ситалл просто спас ситуацию.

Источники:

http://finesell.ru/polezno-znat/sitall.html
http://kamenis.com/granat/granat-sitall-chto-jeto/
http://pro-kamni.com/kamni/sitall.html

Ссылка на основную публикацию