Войти
Пористое стекло - это стекло, которое имеет поры, обычно в нанометрах - или микрометров, обычно получают одним из следующих процессов: через разделение метастабильных фаз в боросиликатных стеклах (например, в их системе SiO 2-B2O3-Na 2 O) с последующей жидкостной экстракцией одной из образовавшихся фаз; с помощью золь-гель процесса ; или просто путем спекания стекла порошка.
. Конкретные свойства и коммерческая доступность пористого стекла делают его одним из наиболее широко исследованных и охарактеризованных аморфных твердых веществ. Благодаря возможности моделирования микроструктуры , пористые стекла имеют высокий потенциал как модельная система. Они демонстрируют высокую химическую, термическую и механическую стойкость, которая является результатом жесткой и несжимаемой сетки кремнезема. Они могут быть произведены в высоком качестве и с размером пор от 1 нм до любого желаемого значения. Простая функционализация внутренней поверхности открывает широкую область применения пористого стекла.
Еще одно особое преимущество пористых стекол по сравнению с другими пористыми материалами состоит в том, что они могут быть изготовлены не только в виде порошка или гранулята, но также и в виде более крупных кусков практически любой формы и текстуры, заданной пользователем.
В первой половине 20 века Тернер и Винкс обнаружили, что боросиликатное стекло может выщелачиваться кислотами. Их исследования показали, что термическая обработка может влиять не только на химическую стабильность, но также на плотность, показатель преломления, тепловое расширение и вязкость.. В 1934 году Нордберг и Худ обнаружили, что щелочные боросиликатные стекла разделяются на растворимую (богатую боратом натрия) и нерастворимую (богатую диоксидом кремния) фазы, если стекло подвергается термической обработке. При экстракции минеральными кислотами растворимая фаза может быть удалена, и остается пористая сетка кремнезема. В процессе спекания после экстракции образуется стекло диоксид кремния, которое имеет свойства, приближающиеся к свойствам кварцевого стекла. Производство таких стекол с высоким содержанием кремнезема было опубликовано как VYCOR -процесс.
В научной литературе пористое стекло представляет собой пористый материал, содержащий примерно 96% кремнезема, который получают путем кислотной экстракции или сочетания кислотных и щелочная экстракция соответственно щелочно-боросиликатного стекла с разделением фаз щелочно-боросиликатного стекла и имеет трехмерную взаимосвязанную пористую микроструктуру. Для коммерчески доступных пористых стекол используются термины пористое стекло VYCOR-Glass (PVG) и стекло с контролируемыми порами (CPG). Пористая структура образована системой синдетических каналов и имеет удельную поверхность от 10 до 300 м² / г. Пористые стекла могут быть получены кислотной экстракцией щелочно-кремнеземных стекол с разделенными фазами или золь-гель-процессом. Регулируя производственные параметры, можно производить пористое стекло с размером пор от 0,4 до 1000 нм с очень узким распределением пор по размерам. Вы можете создавать различные формы, например, частицы неправильной формы (порошок, гранулят), сферы, пластины, палочки, волокна, ультратонкие мембраны, трубки и кольца.
Тройная фазовая диаграмма в системе боросиликата натрия 
Пористое стекло, заполненное водой, образец толщиной около 1 мм, полученное разделением фаз в температурном градиенте (высокая температура справа) натриево-боросиликатное стекло с последующим кислотным выщелачиванием 
Такое же пористое стекло, как указано выше, но сухое. Увеличенная разница между показателями преломления стекло / воздух по сравнению со стеклом / водой вызывает большую белизну на основе эффекта Тиндаля.Предварительным условием для многократного производства пористого стекла является знание об определении структуры и параметры управления структурой. Состав исходного стекла является параметром, контролирующим структуру. Производство исходного стекла, в основном процесс охлаждения, температура и время термической обработки, а также последующая обработка являются параметрами, определяющими структуру. На фазовой диаграмме натрийборосиликатного стекла показан разрыв смешиваемости для определенных составов стекла.
Верхняя критическая температура составляет около 760 ° C, а нижняя - около 500 ° C. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. Молчанова была первым человеком, который точно описал определение выделения. Для разделения фаз исходный состав стекла должен находиться в зоне смешиваемости тройной системы стекла Na. 2O-B. 2O. 3-SiO. 2. Путем термической обработки создается структура взаимопроникновения, которая возникает в результате спинодального разложения фазы бората с высоким содержанием натрия и фазы диоксида кремния. Эта процедура называется первичной декомпозицией. Используя исходный состав стекла, лежащий на линии аномалии, можно добиться максимального разложения, практически без деформации.
Поскольку обе фазы обладают разной устойчивостью к воде, минеральным кислотам и растворам неорганических солей, фаза бората натрия в этих средах может быть удалена экстракцией. Оптимальная экстракция возможна только в том случае, если исходный состав стекла и термическая обработка выбраны такими, чтобы образовывались комбинированные структуры, а не капельные. На текстуру влияет состав исходного стекла, который определяет размер и тип участков разложения. В контексте пористых стекол «текстура» подразумевает такие свойства, как удельный объем пор, удельная поверхность, размер пор и пористость. Возникающие области разложения зависят от времени и температуры термической обработки. Кроме того, на текстуру пористого стекла влияет концентрация экстракционной среды и соотношение жидкости и твердого вещества.
Кроме того, коллоидный диоксид кремния растворяется в богатой натрием боратной фазе, когда время и температура термической обработки увеличиваются. Этот процесс называется вторичным разложением. Коллоидный кремнезем откладывается в макропорах во время экстракции и затемняет реальную структуру пор. Растворимость коллоидного кремнезема в щелочных растворах выше, чем у сетчатого кремнезема, и поэтому его можно удалить щелочной дополнительной обработкой.
Благодаря их высокой механической, термической и химической стабильности, производству с переменным размером пор с небольшим распределением пор по размеру и разнообразием модификаций поверхности возможен широкий спектр применений. Тот факт, что пористые стекла можно производить самых разных форм, является еще одним преимуществом для применения в промышленности, медицине, фармацевтических исследованиях, биотехнологии и сенсорной технике.
Пористое стекло идеально подходит для разделения материалов из-за небольшого распределения пор по размерам. Вот почему они используются в газовой хроматографии, тонкослойной хроматографии и аффинной хроматографии. Адаптация неподвижной фазы к задаче разделения возможна путем специальной модификации поверхности пористого стекла.
В биотехнологии пористые стекла полезны для очистки ДНК и иммобилизации ферментов или микроорганизмов. Стекло с контролируемыми порами (CPG) с размером пор от 50 до 300 нм также отлично подходит для синтеза олигонуклеотидов. В этой заявке линкер, нуклеозид или ненуклеозидное соединение сначала присоединяется к поверхности CPG. Длина цепи продуцируемых олигонуклеотидов зависит от размера пор CPG.
Кроме того, пористое стекло используется для изготовления имплантатов, особенно зубных имплантатов, для которых пористый стеклянный порошок обрабатывается пластмассами с образованием композита. Размер частиц и размер пор влияют на эластичность композита, чтобы соответствовать оптическим и механическим свойствам окружающей ткани, например внешнему виду и твердости зубной эмали.
Обладая способностью образовывать пористые стекла в виде пластинок, мембранная технология является еще одной важной областью применения. Гиперфильтрация морской и солоноватой воды и ультрафильтрация в «последующем процессе» - это всего лишь два. Кроме того, они часто подходят в качестве носителя для катализаторов. Например, олефин - метатезис реализован на системе металл - оксид металла / пористое стекло.
Пористые стекла также могут использоваться в качестве мембранных реакторов, опять же из-за их высокой механической, термической и химической стабильности. Мембранные реакторы могут улучшить конверсию реакций с ограниченным балансом, в то время как один продукт реакции удаляется селективной мембраной. Например, при разложении сероводорода на катализаторе в стеклянном капилляре конверсия по реакции была выше со стеклянным капилляром, чем без него.
| title =()| title =()| title =()| title =()| title =()| journal =()| title =()