Для подготовки к наноолимпиаде публикуем краткий курс по стеклообразным материалам, их истории и использованию нанотехнологий для получения стекла и стеклокерамики. Курс состоит из трех связанных по смыслу частей (пособий) и расчитан, в основном, на школьников 7 - 11 классов. Каждая часть имеет свою библиографию и иллюстративный материал.
1. Кристаллические глазури - методическое пособие для школьников (авторы - доцент А.А. Дроздов, М.Н. Андреев).
Одним из самых эффектных способов декорирования керамических изделий является покрытие их так называемыми кристаллическими глазурями, которые представляют собой двумерные стеклокерамические материалы. В процессе обжига изделия в тонком слоя стекла, растекающегося по его поверхности, происходит направленная кристаллизация. Наибольшее распространение получили глазури на основе виллемита – ортосиликата цинка. Данное пособие адресовано школьникам, интересующимся современными неорганическими материалами – их историей, способами изготовления, свойствами. Пособие состоит из двух частей. В теоретической части подробно описаны свойства кристаллических глазурей, методы их синтеза, рассмотрена история их появления. Практическая часть представляет собой краткое руководство для получения кристаллических глазурей. Те школьники, которые не имеют возможности получить собственную глазурь в школьной лаборатории, могут воспользоваться покупными глазурями, которые представлены на рынке. В этом случае достигать своих собственных эффектов удается, вводя в готовую глазурь различные красящие добавки – соли или оксиды переходных металлов, а также варьируя режим обжига. Пособие написано так, что некоторые его главы по уровню изложения доступны школьникам 9 класса. Оно адресовано тем учащимся, которые под руководством учителя занимаются проектной деятельностью. Открыть пособие
2. Кубок Ликурга и явление дихроизма в стеклах (авторы - доцент А.А. Дроздов, М.Н. Андреев).
Данное пособие адресовано тем школьникам и студентам младших курсов, которые интересуются проблемами дихроизма в стеклах. Немногие знают, что введением микродобавок в тройную систему Na2O-CaO-SiO2 (сокращенно - NCS) в области составов, близких к оконному стеклу, можно создавать материалы с различной окраской в отраженном и проходящем свете. Исторически первым и на сегодняшний день единственным примером материалов с данными свойствами служит группа позднеримских стекол, предположительно происходящих из одной мастерской, локализованной в Александрии или в Риме. Самым известным предметом, выполненным из данного стекла, является кубок Ликурга (Lycurgus cup), хранящийся в Британском музее. Древние стекла представляют собой сложные многокомпонентные системы, в которых не все микропримеси являются функциональными, то есть не обуславливают их практически значимые свойства. Так, стекло кубка Ликурга может быть полностью воспроизведено с использованием шихты, содержащей помимо трех основных (для NCS системы) более десятка микрокомпонентов. В настоящее время эффект дихроизма, то есть различие окраски стекла в проходящем и отраженном свете, в технике достигают путем модифицирования поверхности. В то же время в стекле кубка Ликурга эффект дихроизма проявляется в объеме образца. Такие стекла не так чувствительны к повреждению поверхности, как традиционно используемые, и более просты в изготовлении. Важной задачей является создание новых силикатных стекол с эффектом дихроизма на базе изучения исторических составов. Открыть пособие
3. Стекло «золотой рубин» - нанотехнологии в стеклоделии - популярный очерк для школьников (авторы - доцент А.А. Дроздов, М.Н. Андреев).
«Золотым рубином» называют стекло, окрашенное наночастицами золота в различные оттенки розового, красного, малинового и пурпурного цветов. Такое стекло получают, вводя в шихту соединения золота. Обычно используют золотохлористоводородную кислоту, полученную растворением золотой фольги в царской водке, или кассиев пурпур – коллоидное золото, находящееся на поверхности микрочастиц диоксида олова. Сваренный в печи при высокой температуре, «рубин» бесцветный или бледно-желтый. Свойственную ему яркую окраску он приобретает при вторичной термообработке. Этот процесс технологи называют наведением окраски или «наводкой». В процессе наводки ионы золота, присутствующие в стекле, восстанавливаются, а образующиеся атомы объединяются в наночастицы. Открыть очерк
