Korkean alumiinioksidipitoisuuden lasien valmistuksessa k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4t lasihiekat sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4t tyypillisesti pieni\u00e4 m\u00e4\u00e4ri\u00e4 magnesiumoksidia. T\u00e4m\u00e4 mineraalihiekka voi olla per\u00e4isin joko kivilajikerrostumista tai jalostamattomista luonnonl\u00e4hteist\u00e4, ja sen on s\u00e4ilytt\u00e4v\u00e4 sellaisenaan koko tuotantoprosessin ajan.<\/p>\n
Vihre\u00e4n lasin\u00e4ytteen JXL09 SEM-EDS-analyysi paljasti punaisia sulkeumia, jotka sis\u00e4lsiv\u00e4t bariittikiteit\u00e4, sek\u00e4 kuparin (Cu), raudan (Fe) ja rikin (S) rikastumista, mik\u00e4 viittaa siihen, ett\u00e4 n\u00e4yte sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 sulfidisia kupari-rauta-raaka-aineita.<\/p>\n
Alumiinioksidilasi on alumiinioksidista valmistettu lasi, jolla on lukuisia ainutlaatuisia ominaisuuksia, joiden ansiosta sit\u00e4 arvostetaan suuresti sovelluksissa, joissa vaaditaan lujuutta, kemiallista ja l\u00e4mp\u00f6kest\u00e4vyytt\u00e4, optista l\u00e4pin\u00e4kyvyytt\u00e4 sek\u00e4 alhaista s\u00e4hk\u00f6njohtavuutta. Alumiinioksidilasia k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n laajalti lentokoneiden ja autojen ikkunoissa sek\u00e4 y\u00f6n\u00e4k\u00f6laitteissa ja l\u00e4mp\u00f6ohjattujen ohjusten k\u00e4rkikartioissa. Lis\u00e4ksi alumiinioksidilasilla on alhainen s\u00e4hk\u00f6njohtavuus, alhainen l\u00e4mp\u00f6laajenemiskerroin ja suuri kovuus (korkein luokitus Mohsin asteikolla).<\/p>\n
Etel\u00e4-Aasian arkeologisista kohteista on l\u00f6ydetty lukuisia esimerkkej\u00e4 lasiesineist\u00e4, jotka on valmistettu alumiinioksidipitoisista koostumuksista. Koostumusanalyysit osoittavat, ett\u00e4 n\u00e4m\u00e4 lasit on valmistettu t\u00e4m\u00e4n alueen perinteisten reseptien mukaisesti; on kuitenkin ep\u00e4selv\u00e4\u00e4, ovatko n\u00e4m\u00e4 yksitt\u00e4iset reseptit per\u00e4isin juuri t\u00e4lt\u00e4 alueelta vai onko ne otettu k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n muualta osana laajempaa reseptikokoelmaa.<\/p>\n
Alumiinioksidi parantaa natrium-kalkki-piilasin lasittumisl\u00e4mp\u00f6tilaa, tiheytt\u00e4 ja kemiallista kest\u00e4vyytt\u00e4 nostamalla sen lasittumisl\u00e4mp\u00f6tilaa, tiheytt\u00e4 ja kemiallista kest\u00e4vyytt\u00e4. Alumiinioksidi my\u00f6s est\u00e4\u00e4 boorin aiheuttaman sinisen sameuden muodostumista ja est\u00e4\u00e4 sen hapettumisen piidioksidihiukkasten vaikutuksesta. Alumiinioksidilasilla on monia etuja perinteisiin eristys- ja koriste laseihin verrattuna, kuten suurempi lujuus, korkeammat sulamispisteet, alhaisemmat s\u00e4hk\u00f6njohtavuusarvot, pienemm\u00e4t l\u00e4mp\u00f6laajenemiskertoimet sek\u00e4 erinomaiset korroosionkest\u00e4vyysominaisuudet.<\/p>\n
Alumiinioksidilasin mikrorakenne vaihtelee sen kalsinointiasteen mukaan. Kalsinoimattomissa n\u00e4ytteiss\u00e4 esiintyy kideverkostoa ja joitakin onteloita; kun ne kuumennetaan l\u00e4mp\u00f6tiloihin, joissa pintakiteytys lis\u00e4\u00e4ntyy tavanomaista lasia enemm\u00e4n; esimerkiksi GS028-n\u00e4ytteess\u00e4 voidaan havaita ryhmittyneit\u00e4 lyijy-tinaoksidihiloj\u00e4seni\u00e4 natriumalumiinisilikaatti- ja sodaliittihiukkasten rinnalla; muissa n\u00e4ytteiss\u00e4, joissa on lis\u00e4\u00e4 alumiinioksidia sis\u00e4lt\u00e4vi\u00e4 hiukkasia, pintakiteytys lis\u00e4\u00e4ntyy dramaattisesti, kun taas kiteiden mitat ovat yleens\u00e4 pienempi\u00e4 kuin tavanomaisissa lasin\u00e4ytteiss\u00e4.<\/p>\n
Alumiinioksidia sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4st\u00e4 lasista l\u00f6ydetyt kuparisulfidi- ja raakakuparioksidisis\u00e4lt\u00f6iset sulkeumat ovat todellakin mysteeri, mik\u00e4 viittaa siihen, ett\u00e4 ne ovat mahdollisesti p\u00e4\u00e4tyneet lasiin kuparin oksidi- ja sulfidimuotojen yhteissulatuksen kautta, vaikka k\u00e4sity\u00f6l\u00e4isilt\u00e4 olisi todenn\u00e4k\u00f6isesti vaatinut pitk\u00e4\u00e4 ja ty\u00f6l\u00e4st\u00e4 puhdistusty\u00f6t\u00e4 matteen rakeiden poistamiseksi niist\u00e4 ennen kuin sulkeumat olisivat voineet p\u00e4\u00e4st\u00e4 lasiin.<\/p>\n
Alumiinioksidilasissa esiintyv\u00e4ll\u00e4 alumiinioksidilla (g-Al\u2082O\u2083) on monia ainutlaatuisia ja hy\u00f6dyllisi\u00e4 ominaisuuksia, kuten korkea sulamispiste ja l\u00e4mp\u00f6tilavakaus, mink\u00e4 ansiosta se soveltuu k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4ksi keraamisissa tulenkest\u00e4viss\u00e4 materiaaleissa, kiillotusaineissa ja hiomak\u00e4yt\u00f6iss\u00e4. Lis\u00e4ksi t\u00e4m\u00e4n aineosan teollisia k\u00e4ytt\u00f6kohteita ovat palonesto- ja savunvaimennusratkaisut sek\u00e4 sen k\u00e4ytt\u00f6 v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00f6m\u00e4n\u00e4 raaka-aineena sek\u00e4 alumiinioksidin ett\u00e4 monien erikoismetalliseosten valmistuksessa.<\/p>\n
Alumiinioksidilasilla kyll\u00e4stettyjen VC-keraamien mikrorakenne vaihtelee huomattavasti n\u00e4ytteiden v\u00e4lill\u00e4. Yleisesti ottaen ne ovat rakeisia, ja niiss\u00e4 esiintyy pieni\u00e4 alumiinioksidikiteit\u00e4 ja maas\u00e4lp\u00e4jyvi\u00e4. N\u00e4ytteiss\u00e4 GS028 ja GS022 on kuitenkin suurempia kiteit\u00e4, jotka ovat muodoltaan yhten\u00e4isi\u00e4; joissakin n\u00e4ytteiss\u00e4 n\u00e4kyy jopa merkkej\u00e4 tinakalksin ep\u00e4t\u00e4ydellisest\u00e4 hajoamisesta kuutiomaisiksi tinoksidikiteiksi, jotka ovat muodostuneet neulamaisiksi lyijytinoksidikiteiksi. N\u00e4m\u00e4 rakeet ovat peitettyj\u00e4 pehme\u00e4ll\u00e4 valkoisella silikaattimatriisilla, joka koostuu natriumalumiinisilikaattimatriisista.<\/p>\n
T\u00e4m\u00e4n matriisin magnesiumpitoisuus on alhainen (1,5 paino-%), mik\u00e4 viittaa siihen, ett\u00e4 lasinvalmistuksessa k\u00e4ytetty hiekka on per\u00e4isin mineraalil\u00e4hteist\u00e4, kuten kvartsista tai plagioklaasista \u2013 jotka ovat maas\u00e4lp\u00e4n p\u00e4\u00e4ryhmi\u00e4 \u2013 sek\u00e4 alumiinioksidista; T\u00e4m\u00e4n hypoteesin tueksi voidaan mainita n\u00e4ytteist\u00e4 l\u00f6ydettyjen alkalifeldspattien suuri osuus sek\u00e4 l\u00e4sn\u00e4 olevat vaihtelevat m\u00e4\u00e4r\u00e4t plagioklaasia ja kvartsia.<\/p>\n
XRD- ja neutronidiffraktiomenetelmill\u00e4 suoritetut kokeet osoittavat, ett\u00e4 g-Al\u2082O\u2083:lla on kiteinen rakenne, jolla on korkea sulamispiste ja l\u00e4mp\u00f6tilavakaus, sek\u00e4 ep\u00e4tavallisen ter\u00e4v\u00e4 piikki kohdassa 1,52 \u00c5\u207b\u00b9, joka vastaa tyhj\u00e4n tilan varrella muodostuvia pseudobragg-tasoja; t\u00e4m\u00e4 eroaa huomattavasti tavallisista lasia muodostavista oksideista, sill\u00e4 se osoittaa, ett\u00e4 t\u00e4m\u00e4 koostumus tuottaa rakenteeltaan erottuvan lasimateriaalin.<\/p>\n
T\u00e4m\u00e4n tutkimuksen tulokset osoittavat, ett\u00e4 lasilla kyll\u00e4stetyt alumiinioksidikeraamit valmistettiin innovatiivisen ja historiallisesti merkitt\u00e4v\u00e4n reseptin mukaisesti, joka poikkesi huomattavasti perinteisist\u00e4 arkeologisista lasireseptist\u00e4 siin\u00e4, ett\u00e4 sit\u00e4 oli muokattu v\u00e4hent\u00e4m\u00e4\u00e4n korkean alumiinioksidipitoisuuden laseille tyypillisi\u00e4 sameusongelmia.<\/p>\n
Alumiinioksidi on keskeinen ainesosa luodinkest\u00e4viss\u00e4 lasituotteissa sen erinomaisen paineenkest\u00e4vyyden ja kovuuden ansiosta, mik\u00e4 tekee siit\u00e4 v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00f6m\u00e4n materiaalin teknisiss\u00e4 tai edistyneiss\u00e4 keraamisissa tuotteissa, jotka on suunniteltu \u00e4\u00e4rimm\u00e4isiin olosuhteisiin ja joissa vaaditaan sek\u00e4 l\u00e4mp\u00f6stabiilisuutta ett\u00e4 parannettua kulutuskest\u00e4vyytt\u00e4. Alumiinioksidijauhetta voidaan my\u00f6s sekoittaa muiden materiaalien kanssa ainutlaatuisten, eri v\u00e4rej\u00e4, muotoja ja kokoja olevien lasi- tai keraamisten tuotteiden valmistamiseksi sek\u00e4 lis\u00e4t\u00e4 erilaisiin lasinvalmistusprosesseihin, kuten alumiinisilikaattilasin tuotantoprosesseihin, jotka tunnetaan erinomaisesta kemikaali- ja l\u00e4mm\u00f6nkest\u00e4vyydest\u00e4\u00e4n.<\/p>\n
Alumiinioksidia k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n lukuisissa teollisissa sovelluksissa, tulenkest\u00e4vist\u00e4 materiaaleista ja keramiikasta kiillotus- ja hiomatuotteisiin. Alumiinioksidi on my\u00f6s t\u00e4rke\u00e4 ainesosa palonestoaineissa ja savunvaimentimissa sek\u00e4 l\u00e4\u00e4kinn\u00e4llisiss\u00e4 laitteissa, auto- ja ilmailuteollisuuden sovelluksissa. Lis\u00e4ksi sen lujuuden ja korroosionkest\u00e4vyyden ansiosta sit\u00e4 yhdistet\u00e4\u00e4n usein esimerkiksi piidioksidin tai kalkin kanssa, jotta saavutetaan optimaaliset ominaisuudet tietyiss\u00e4 sovelluksissa.<\/p>\n
Tutkijat tekev\u00e4t tutkimuksia alumiinioksidin sitkeyden parantamiseksi valmistamalla sit\u00e4 alkuper\u00e4isess\u00e4, amorfisessa tilassa kiteisen muodon sijaan. Heid\u00e4n tutkimuksensa osoittivat, ett\u00e4 t\u00e4m\u00e4 muoto mahdollistaa muodonmuutoksen huoneenl\u00e4mp\u00f6tilassa, toisin kuin yksikomponenttiset oksidilasit, joilla ei ole t\u00e4t\u00e4 ominaisuutta. Tutkimusten mukaan t\u00e4m\u00e4n muodon valmistamiseen voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 pulssilaserkerroksistusta, jossa muodostetaan amorfinen kalvo, joka j\u00e4\u00e4hdytet\u00e4\u00e4n nopeasti sen muodostumisen j\u00e4lkeen.<\/p>\n
Nopea j\u00e4\u00e4htyminen antaa molekyylisidoksille mahdollisuuden rentoutua ja muodostua uudelleen venytyksen aikana, jolloin mekaaniset j\u00e4nnitykset hajoavat sen sijaan, ett\u00e4 ne keskittyisiv\u00e4t tiettyihin kohtiin, ja n\u00e4in v\u00e4ltet\u00e4\u00e4n ter\u00e4vien halkeamien syntyminen. T\u00e4llainen sitkeys muistuttaa enemm\u00e4n keraamisten materiaalien kuin tyypillisten lasituotteiden sitkeytt\u00e4.<\/p>\n
Yksi tapa lis\u00e4t\u00e4 alumiinioksidin sitkeytt\u00e4 on lis\u00e4t\u00e4 lasimatriisiin muita mineraaleja. Esimerkiksi alumiinisilikaattilasissa yhdistyv\u00e4t 57\u201360% piidioksidia (SiO\u2082) ja 16\u201320% alumiinioksidia (Al\u2082O\u2083), 5\u20137% kalsiumoksidia (CaO), 6\u201312% magnesiumoksidia (MgO) ja booritrioksidia (B\u2082O\u2083); t\u00e4m\u00e4 tyyppi tunnetaan naarmuuntumattomuudestaan mobiililaitteissa.<\/p>\n
Alumiinioksidilasin valmistamiseksi alumiinioksidijauhe on ensin ruiskugranuloitava polyvinyylialkoholia sis\u00e4lt\u00e4v\u00e4ll\u00e4 sideaineella, jotta siit\u00e4 muodostuu helposti muovattava raakamuotti. Muovauksen j\u00e4lkeen n\u00e4it\u00e4 rakeita voidaan jatkojalostaa ja muotoilla erilaisiksi lasi- ja keraamisiksi tuotteiksi kuivapuristuksen, suulakepuristuksen, ruiskupuristuksen tai kuuman isostaattisen puristuksen menetelmill\u00e4.<\/p>\n
Kuten nimest\u00e4kin k\u00e4y ilmi, alumiinioksidilasin valmistus alkaa alumiinioksidista (Al\u2082O\u2083), jota kutsutaan yleisesti \u201calumiinioksidiksi\u201d. Alumiinimetallin tuottajat louhivat t\u00e4t\u00e4 mineraalia maaper\u00e4st\u00e4 ja jalostavat sen valkoiseksi jauheeksi, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n lasin valmistukseen. Toisin kuin piidioksidipohjaiset lasit, kuten piidioksidijauheista valmistetut lasit, alumiinioksidilla ei kuitenkaan ole tiettyihin sovelluksiin tarvittavia plastisuusominaisuuksia \u2013 tutkijoiden mukaan se muodonmuutos tapahtuu vain tietyiss\u00e4 olosuhteissa, kuten nopeassa j\u00e4\u00e4htymisess\u00e4 tai \u00e4\u00e4rimm\u00e4isten kuormitusten alaisena.<\/p>\n
Erkka Frankberg Tampereen teknillisest\u00e4 yliopistosta johti tutkimusryhm\u00e4\u00e4, jonka tavoitteena oli ylitt\u00e4\u00e4 t\u00e4m\u00e4 este. T\u00e4t\u00e4 varten he hy\u00f6dynsiv\u00e4t l\u00e4hestymistapaa, joka koostui atomitasoisesta mallinnuksesta, kokeellisista mittauksista ja molekyylidynamiikkasimuloinneista, jotta voitiin valmistaa alumiinioksidin mikroskooppisia kalvoja, jotka mahdollistivat rajoittamattoman plastisen muodonmuutoksen.<\/p>\n
Tutkijat ruiskuttivat alumiinioksidijauhetta lasihelmiin ja l\u00e4mmittiv\u00e4t ne sitten l\u00e4mp\u00f6tilaan, joka oli hieman lasisiirtym\u00e4l\u00e4mp\u00f6tilaa korkeampi mutta kiteytymispistett\u00e4 alhaisempi. He antoivat helmien j\u00e4\u00e4hty\u00e4 nopeasti ennen kuin suorittivat niille analyysej\u00e4, kuten r\u00f6ntgendiffraktiota ja differentiaalista l\u00e4mp\u00f6analyysi\u00e4. Kokeiden tuloksena havaittiin, ett\u00e4 alumiinioksidilasit venyiv\u00e4t jopa 8% ennen murtumista, mik\u00e4 on huomattavasti enemm\u00e4n kuin piidioksidin tyypillinen 2\u20132% venym\u00e4 ja 4\u201340% puristuma ennen murtumista.<\/p>\n
Frankbergin tutkimusryhm\u00e4 tutki alumiinioksidilasin mikrorakennetta. He havaitsivat, ett\u00e4 sen molekyyliverkosto oli eritt\u00e4in virheet\u00f6n ja atomitasolla tiivis, mik\u00e4 mahdollisti helpon muodonmuutoksen rasituksen alaisena. Sen sijaan piidioksidilasissa on enemm\u00e4n aukkoja atomirakenteessa, mik\u00e4 rajoittaa sen kyky\u00e4 muodonmuutokseen.<\/p>\n
Tutkijat kehittiv\u00e4t alumiinioksidilasia, johon on lis\u00e4tty harvinaisia alkuaineita, kuten volframi- ja tantaalioksideja, jotta lasille saataisiin ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten s\u00e4hk\u00f6njohtavuus ja kemikaalien kest\u00e4vyys, suuri lujuus sek\u00e4 \u00e4\u00e4rimm\u00e4inen kovuus (9 Mohsin asteikolla).<\/p>\n
Tutkimusryhm\u00e4 ei ole viel\u00e4 kehitt\u00e4nyt tehokasta menetelm\u00e4\u00e4 kaupalliseen k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n soveltuvan alumiinioksidilasin valmistamiseksi, mutta se suhtautuu edelleen optimistisesti sen potentiaaliin. Seuraavaksi ryhm\u00e4 aikoo tutkia tarkemmin, mist\u00e4 sen toimivuus johtuu, ennen kuin se soveltaa saamiaan tietoja muiden hy\u00f6dyllisi\u00e4 ominaisuuksia omaavien lasityyppien kehitt\u00e4miseen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Glass sands used to manufacture high alumina glasses typically contain low percentages of magnesia. This mineral sand may come from […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"class_list":["post-75","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-alumina-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=75"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":76,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/75\/revisions\/76"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=75"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=75"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/fi\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=75"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}