Свойства и значение камней аметрина и ситалла. Ситаллы

Тема нашей сегодняшней статьи — камень ситалл: что это за чудо и какими свойствами он обладает. Труды профессора Исаака Китайгородского не пропали даром. Ученый придумал способ получения кристаллов с уникальными качествами, благодаря чему материал успешно применяют для изготовления прочных и термостойких деталей. Ситалл нашел собственное почетное место и в ювелирном деле. А ведь процесс получения ценного камня напоминает получение стеклокерамики.

История появления

Имя камня появилось путем сложения первых слогов от названий, обозначающих алюминий и сицилиум (или кремний). И это неслучайно, ведь они входят в состав кристалла, который похож на вулканические породы. В СССР разработкой технологии получения ситалла занимались многие ученые, но успеха добился только Исаак Китайгородский.

Однако еще до него американский ученый Дональд Стукей сделал подобное открытие, но назвал кристалл по-другому. Полученный стеклокристаллический камень назвали пирокерам. Выпуском занялась компания «Дау Корнинг».

По физическим свойствам ситалл близок к натуральному топазу. Но, благодаря широкому цветовому диапазону часто может имитировать многие драгоценные и полудрагоценные камни. Учитывая происхождения кристалла, иногда его называют наноситалл. Однако говорить о том, что это минерал, нельзя, так как в его создании не участвовала природа.

Свойства и процесс образования кристаллов

В основу принципа создания ситаллов легла объемная кристаллизация стекла. Среди физических свойств отметим:

• малая плотность (близка к 2,7, как у алюминия);
• высокая прочность сжатия;
• химически устойчив;
• твердость по Моосу – 6,5-7 единиц;
• способен работать под напряжением при высоких температурах;
• термостойкость 1000 градусов;
• пороговая величина прочности – 250 Мпа.

Среди разновидностей ситаллов выделяют магнитные, то есть обладающие магнитным полем, и полупроводниковые, у которых проводимость увеличивается с ростом температуры. Также бывают прозрачные и радиопрозрачные материалы. Исходник для создания кристаллов – шихта, само действие напоминает производство стеклокерамики.

В шихту входят катализаторы для ускорения реакции. С их помощью возможна регулировка фаз. В начале плавления кристаллы появляются в центре, постепенно вокруг них разрастаются агрегаты. Затем наступает охлаждение. Для получения разных видов ситалла используют добавки фоточувствительных элементов и шлаков. В итоге становится возможным получение литиевых, титановых, борно-бариевых, магниевых разновидностей.

Кремлевские звезды сделаны из ситалла

Современный прочный камень быстро нашел собственную нишу среди строительных и конструкционных материалов. Из него делают детали для ракет (обтекатели), стойкую по химическим параметрам аппаратуру, сверхзвуковые управляемые снаряды.

Из технического ситалла делают подложки для микросхем, различные шкалы, корпуса для приборов, то есть, изделия, требующие особой прочности и устойчивости к высоким температурам. Так, в Останкино на нижней смотровой площадке изготовленные из кристаллов проемы выдерживают вес сразу нескольких человек.

При работе с рубиновым стеклом для звезд московского Кремля использовали технологию по созданию ситалла. Применяют его и для производства линз и зеркал, им покрывают для защиты металлические детали. В стоматологии распространены зубные пломбы, в материал для них добавляют алюминий или литий.

Разновидности искусственного камня

Благодаря чистоте кристаллов, непревзойденному блеску, разнообразию цветов, высоким качественным характеристикам наноситалл нашел себя и в ювелирной сфере. Модницы оценили его свойства, красоту и отметили вполне бюджетную стоимость драгоценности.

Этот камень собрал в себя все лучшее от натуральных минералов, оставив «за кадром» все минусы. В ювелирных украшениях применяют искусственные самоцветы нескольких разновидностей. Например, ситалл-сапфир или ситалл-гранат. Вторая часть названия говорит о том, какой драгоценный камень в каждом конкретном случае представлен кристаллом-имитацией.

Известны и другие. Султанит-ситалл переливается зеленым, перламутровым, желтым, черным, оранжевым, коричневым. Такое же красивое сияние демонстрирует аметист-ситалл, но здесь уже синий, розовый, красный и фиолетовый цвета.

Аметрин-ситалл содержит в палитре два цвета – фиолетовый и золотистый. Такой камень встречается на рудниках Южной Америки. Найти среди природных минералов подобное чудо – большая удача. Он считается символом сердца индейской девушки, которая разделила любовь к своему народу и мужу-испанцу.

Вторая жизнь натуральных камней

Танзанит-ситалл внешне полностью повторяет внешний вид натурального зеленого или коричневого минерала.

Камень параиба получил вторую жизнь в виде турмалина-ситалла. Только ювелир способен заметить его искусственное происхождение. Яркий насыщенный сине-бирюзовый цвет кристалла в природе встречается редко. За необыкновенную игру света его называют неоновым

Ситалл с названием «Лондон» выглядит похожим на голубой топаз с серым оттенком. Этот искусственный камень великолепно смотрится в серебряных и золотых оправах. Цена на него колеблется в районе 3-4 тысяч рублей за экземпляр размеров 12х12 мм.

Цены на ситалл, имитирующий султанит, аметрин, танзанит или турмалин, вполне бюджетные. Вставка размером 10х10 мм стоит 2-3 тысячи рублей. А камень, внешне похожий бриллиант покупают за 2 тысячи.

Достоинства синтетики

У наноситалла отсутствуют лечебные и магические свойства, которые присущи природным камням. Но не стоит рассматривать этот факт, как недостаток, ведь далеко не для всех людей натуральные минералы несут положительную энергетику. То же самое относится и к знакам зодиака.

Под каким бы созвездием ни родился человек, он может носить украшения с синтетическими кристаллами. И в этом их неоспоримый плюс.

Несмотря на отсутствие магии, искусственные камни обладают рядом преимуществ. Лабораторные условия позволяют вырастить крупные экземпляры ситалловых разновидностей. Палитра цветов не ограничена, а игра света в гранях не уступает природным самоцветам. Кроме того, состав и прочность кристаллов стоит на должном уровне.

Кристал аметрин считается двухцветным символом мира. Название камня пошло от слияния слов «аметист» и «цитрин». В среде ювелиров самоцвет еще называют золотым боливанитом или аметистом. За свой необычный окрас аметрин считается одним из самых уникальных камней в минералогии.

Впервые заговорили про аметрин в Европе только в 16-м веке. В этот период к испанскому двору минерал попал из Боливии . Королеве сильно понравился необычный двухцветный, полупрозрачный камень. Вскоре она украшала им почти все свои наряды, что сделало аметрин необычайно популярным среди знати.

Про аметрин ходит легенда. Согласно сказанию, некий испанец Фелипе де Уриолла-и-Гоитиа женился на туземке из Боливии. И решил отвезти ее на родину, в Испанию. Накануне отъезда молодую женщину смертельно ранили враги конкистадора. А перед смертью подарила любимому мужу Фелипе уникальный двухцветный камень. Именно он и попал в руки королеве.

Общая характеристика аметрина

Аметрин – это мелкокристаллический кварц. В отдельный подвид его выделили из-за двойной зональной окраски. Расцветка камня – это два цвета, которые не смешиваются между собой. Сиреневый либо светло-фиолетовый цвет граничат с персиковым и оттенками желтого. В то же время переход от одного цвета резкий, без видимого смешивания цветов.

Камень обладает прозрачностью и стеклянным блеском . Это твердый минерал, не поддающийся быстрой обработке.

Аметрин редкий минерал. Основное место рождения – Боливия. Образцы высшего класса добывают в шахте Анахи. Кристаллы с менее насыщенным окрасом можно встретить в Бразилии. Единицы камней обнаружены в Сирии. Их окрас умеренный, дымчатый.

Легальная поставка аметрина на рынки началась только в 1989 году. До этого момента законы Боливии запрещали экспорт самоцвета. Долгое время источником камня для ювелиров были контрабандные поставки.

Применение и физические свойства аметрина

Самоцвет достаточно популярен в среде ювелиров. Его поддают огранке и вставляют в различные украшения . В связи с ограниченным количеством камня на планете и его дороговизной, мастера часто используют искусственный аметрин.

Уникальный метод получения искусственного самоцвета разработали в Институте экспериментальной минералогии в России. Внешне эти камни практически не отличаются от натуральных. Также имеют зональный окрас. Только в отличие от оригинальных минералов, аналоги дольше держат цвет и не выгорают на солнце. Более того, искусственный камень имеет насыщенный и более яркий цвет. Также натуральный аметрин легко оцарапать. Например, шпинель может оставить на нем следы. А искусственный камень прочнее.

Особенности обработки самоцвета

В первую очередь аметрин промывают в кипятке . После разделяют, следуя трещинам, которые появились при термообработке. Качественная огранка подчеркивает уникальный окрас и элегантность минерала. Чаще всего самоцвету придают огранку багет или ступенчатую прямоугольную форму. Редко ювелиры используют другой вид огранки. Самое главное – это соблюдать перпендикулярное расположение цветовых зон камня к площадке. В таком случае два тона смешиваются и создают особую игру цвета внутри аметрина.

Магические свойства аметрина

Аметрин – это камень мира, покоя и равновесия. В средние века его использовали придворные льстецы, чтобы получить расположение вышестоящих лиц. Колдуны и шаманы применяли самоцвет в некоторых обрядах. Кристалл помогал задобрить духов. Часто при помощи аметрина колдуны и маги получали поддержку у потусторонних сил .

Этот камень раскрывает неординарные способности – дар ясновидения, усиливает интуицию человека. Если хранить аметрин под подушкой, можно увидеть сны с предсказанием будущего.

Прежде, чем получить поддержку камня, необходимо настроить его связь с высшими силами. Для этого кристалл выкладывают под свет Луны в полнолуние. За основу берут шелковую ткань фиолетового или сиреневого цвета. Зажигают две свечи. Когда они догорают, камень убирают в темное место. Только после этого ритуала к кристаллу можно обращаться за советом или поддержкой.

Как талисман, аметрин камень подходит вспыльчивым людям. Он помогает стать более спокойным и рассудительным, способствует улаживанию конфликтов . Если носить амулет с этим камнем, то можно себя защитить от эмоционального или физического насилия.

Астрологические свойства самоцвета

Астрологи утверждают, что аметрин хорошо подходит всем зодиакам. При этом каждому знаку он помогает по-своему:

Целительные свойства аметрина

Аметрин положительно влияет на организм человека. Литерапевты утверждают, что проблемы в интимной сфере помогут решить кольца с аметрином. Женщинам этот камень помогает забеременеть, защищает от гинекологических проблем. У мужчин повышает потенцию. Серьги с аметрином избавляют от головных болей, улучшают память и умственные способности.

Если носить украшения с аметрином на шее, можно излечить заболевания желудочно-кишечного тракта, избавится от анемии. Самоцвет улучшает обмен веществ, способствует похудению и общему оздоровлению тела.

Камень ситалл

Ситалл – это стеклокристаллический материал . Кто первым научился его синтезировать, ведутся споры и сегодня. Одни источники утверждают, что это сотрудник нью-йоркской компании «Дау Корнинг» Дональд Стукей в 1957-м году. В других источниках указано, что авторство технологии принадлежит советскому ученому Исааку Китайгородскому, который работал в институте Дмитрия Медлеева. В то же время ювелирная фирма «Формика» оспаривает эти два варианта и утверждает, что ситалл был изобретен у них в начале 90-х.

Физические и химические свойства камня

Химически ситалл является стеклом. Его формула совпадает с формулой горного хрусталя. В то же время ситалл отличается плотностью и окрасом.

А также некоторые камни обладают уникальными свойствами:

• собственным магнитным полем;
• встречаются полностью прозрачные образцы;
• некоторые кристаллы – это полупроводники.

Ситалл камень - что это и где применяют?

Сегодня камень использую не только в ювелирных изделиях. Его часто применяют в технической и строительной сфере жизни.

Ситалл пускают в ход:

В ювелирном деле ситалл применяют только с 70-х годов ХХ века . До этого времени материал использовали для производства керамической плитки и строительства. Технологии обработки камня развивались и вскоре мрачные оттенки заменились нежно-молочными, благородными цветами.

Среди ювелирных изделий, инкрустированных камнем ситалл, встречаются серьги, подвески, кольца, браслеты, подвески, броши и ожерелья.

Камень ситалл и его свойства

План лекции

СИТАЛЛЫ, КЕРАМИКА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

ЛЕКЦИЯ 2.6

1. Ситаллы и их применение..

2. Общие сведения о керамических материалах.

3. Особенности технологического цикла при получении керамик.

4. Классификация и свойства керамических материалов.

Литература

Ситаллы - стеклокристаллические материалы, получаемые путем почти полной стимулированной кристаллизации стекол специального состава. Они занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой. Само название ситалл происходит от слов силикат и кристалл; в названии подчеркивается тот факт, что одни из первых стеклокристаллических материалов были получены на основе закристаллизованных силикатных стекол. За рубежом ситаллы называют пирокерамами от греческих слов «пирос» - огонь и «керамикос» - глиняный. Первая часть названия связана с тем, что стеклокристаллические материалы за рубежом были получены вначале на основе cтекол, содержавших окислы лития, светившиеся при высоких температурах огненным светом, а вторая – с тем, что стеклокристаллические материалы иногда не совсем правильно называли стеклокерамикой. Недостатком стекол считает­ся процесс местной кристаллизации - расстекловывание, приводящее к появлению неоднородности и ухудшению свойств стеклянных изде­лий. Если в состав стекол, склонных к кристаллизации, ввести одну или несколько добавок веществ, дающих зародыши кристаллизации, то удается стимулировать процесс кристаллизации стекла по всему объему изделия и получить материал с однородной микрокристалли­ческой структурой.

Технология получения ситалла состоит из нескольких опера­ций. Сначала изготовляют изделие из стекломассы и подвергают его двухступенчатой термической обработке при температурах 500-700 и 900-1100°С. На первой ступени происходит образо­вание зародышей кристаллизации, а на второй - развитие кри­сталлических фаз. Содержание кристаллических фаз к оконча­нию процесса достигает 95%, а размеры кристаллов лежат в пре­делах от 0,01 до 1 мкм.

Кристаллизация стекла может быть обусловлена фотохимическими и каталитическими процессами. В первом случае центрами кристалли­зации служат мельчайшие частицы металлов (серебра, золота, меди, алюминия и др.), выделяющиеся из соответствующих окислов, входя­щих в состав стекла, под влиянием облучения с последующей термооб­работкой для проявления изображения. Для инициирования фото­химической реакции обычно используют ультрафиолетовое излучение. При термообработке происходит образование и рост кристаллитов вокруг металлических частиц. Одновременно при проявлении материал приобретает определенную окраску. Стеклокристаллические материа­лы, получаемые таким способом, называют фотоситаллами. Если облучать не всю поверхность изделия, а лишь определенные участки, то можно вызвать локальную кристаллизацию в заданном объеме.

Закристаллизованные участки значи­тельно легче растворяются в плави­ковой кислоте, нежели примыкающие к ним стеклообразные области. Это позволяет травлением получать в изделиях отверстия, выемки и т. п.

Технология изготовления ситаллoв упрощается, если в качестве катализаторов кристаллизации ис­пользовать соединения, ограниченно растворимые в стекломассе или легко кристаллизующиеся из расплава. К числу таких соединений относятся ТiO 2 , FeS, В 2 О 3 , Сг 2 О 2 , V 2 O 5 , фториды и фосфаты щелочных и щелочно-земельных металлов. При каталитической кристаллизации необходимость в предварительном облучении отпадает. Получаемые при этом стеклокристаллические материалы называют термоситаллами.

Ситаллы - плотные материалы от белого до коричневого цве­та, отличающиеся повышенной механической прочностью и хими­ческой стойкостью, а также сочетающие высокие диэлектрические и температурные свойства, что позволяет применять их для мно­гих приборов электронной техники, работающих в широком диапа­зоне частот.

В отличии от обычных стекол, свойства которого определяются в основном его химическим составом, для ситаллов решающее значение имеет структура и фазовый состав. Причина ценных свойств ситаллов заключается в их исключительной мелкозернистости, почти идеальной поликристаллической структуре. Свойство ситаллов изотропны. В них совершенно отсутствует вязкая пористость. Усадка материала при его переработке незначительна. Большая абразивная стойкость делает их малочувствительными к поверхностным дефектам.
Плотность ситаллов лежит в пределах 2400-2950 кг/м3, прочность при изгибе – 70-350 МПа, временное сопротивление – 112-161 МПа, сопротивление сжатию – 7000-2000 МПа. Модуль упругости 84 – 141Гпа. Прочность ситаллов зависит от температуры. Твердость их близка к твердости закаленной стали (V - 7000-10500 МПа). Они весьма износостойки (fтр = 0,07-0,19). Коэффициент линейного расширения лежит в пределах (7– 300) 10-7 с-1 . По теплопроводности ситаллы в результате повышенной плотности превосходят стекла. Термостойкость высокая D t = 50 -9000С. Применение ситаллов определяется их свойствами.

В обозначении марки ситалла после буквы СТ указывается значение a и серия разработки. Например, ситалл СТ-50-1 имеет температурный коэффициент линейного расширения a, равный 50·10 -7 1/°К. Плотность 2,3-2,8 г/см 3 .

Ниже приводятся типичные характеристики наиболее широко распространенных ситаллов.

Водопоглощение 0,01%

Температурный коэффициент линейного расширения (12-120)×10 -7 К -1

Удельная теплопроводность 0,8-2,5 Вт/(м×К)

Удельное объемное сопротивление 10 8 -10 12 Ом×м.

tgd (f=10 6 Гц) (10-800)×10 -4 .

Многие ситаллы химически стойки к плавиковой (HF) кислоте и щелочам. Стоимость ситаллов не высока.

По техническому назначению ситаллы делят на установочные и конденсаторные.

Установочные ситаллы используются в качестве подложек гибридных интегральных микросхем и пассивных дискретных элементов (например, в тонкопленочных резисторах).

Достоинство ситалловых конденсаторов является повышенная электрическая прочность по сравнению с керамическими конденсаторами.

Ситалл камень 21 ВЕКА. Ювелирный мир знает множество камней: природных и искусственно выращенных. И, кажется, ничего нового в царстве минералов нас уже не ждет. Но это не так! Недавно модницам всего мира стал известен еще один необычный из них. отлично имитирующий природные аналоги.

Эту новинку разработали российские ученые. Название «ситалл»произошло от слияния двух слов «кремний» и «аллюминий». Ситалл или наноситал - это вставка нового поколения, уникальный материал, синтезированный в лаборатории, но в тоже время, состоящий из компонентов натуральных ювелирных камней. Поэтому он сходен по всем химико-физическим свойствам с натуральными минералами. Наиболее близок наноситал с естественным горным хрусталем. Ситалл камень кристально прозрачный и имеет широкий спектр возможных цветов. Это позволяет воссоздать почти все полудрагоценные и драгоценные камни: аметисты, корунды, топазы, цирконы, гранаты, хризолиты, изумруды, сапфиры и прочие.

Ситалл камень что это

Камень ситалл - это не «стекляшка». Он не теряет свой первоначальный вид со временем. Имеет широкую , высокую твёрдость (8 баллов) и износостойкость. Он имеет высокую термостойкость и устойчивость к химическим воздействиям. У ситалла доступная стоимость, по сравнению с природными минералами он стоит значительно дешевле.

Благодаря множеству оттенков украшения с ним легко подобрать к любой одежде. Ситалл камень, сочетающийся как с повседневными нарядами, так с деловыми и, даже, праздничными. Как в обрамлении золота, так и в обрамлении серебра этот он выглядит безупречно. Визуально ситалл камень очень трудно отличить от природных аналогов, поэтому он пользуется такой популярностью.

Ситалл камень и Наноситал

Наноситал- серьезный конкурент фианита на ювелирном рынке. Его неоспоримыми преимуществами в ювелирном мире стали дешевая стоимость и отличные физические свойства. Многие компании, например известная российская компания «Соколов», успешно применяет его в качестве вставок в своих украшениях.
камень ситалл, наноситалл, ситалл технический, камень наноситалл, топаз, аметист, аметрин,топаз, циркон, гранат, хризолит, изумруд, сапфир,
корунд, кварц, шпинель, синтезированные минералы, драгоценные и полудрагоценные вставки, синтезированные вставки, наноситалл,
ситалл камень что это, ситалл камень в ювелирных изделиях, что за камень ситалл

Ситаллы или стеклокристаллические материалы получают из стекол специального состава при помощи контролируемой кристаллизации. Они занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой, поэтому иногда их называют стеклокерамикой . Структура ситаллов представляет собой смесь очень мелких (размерами 0,01-1 мкм) беспорядочно ориентированных кристаллов (60-95%) и остаточного стекла (40-5%). Исходное стекло по химическому составу отличается от остаточного стекла, в котором накапливаются ионы, не входящие в состав кристаллов. Такая структура создается в стеклянных изделиях после двойного отжига: первый отжиг нужен для формирования центров кристаллизации, второй – для выращивания кристаллов на готовых центрах. Для образования кристаллов в стекла вводят Li 2 O, TiO 2 , Al 2 O 3 и другие соединения.

В зависимости от образования центров кристаллизации ситаллы подразделяются на термоситаллы и фотоситаллы. В термоситаллах для образования центров кристаллизации используют оксиды или фториды NiO 2 , P 2 O 5 , NaF и другие (несколько процентов). При отжиге термоситалла получается высокая и однородная плотность кристаллов. В фотоситаллах используют малые добавки золота, серебра, платины или меди. Центры кристаллизации формируются под действием облучения ультрафиолетовым светом и отжига. Необлученные участки остаются аморфными после отжига.

Фотоситаллы применяют как фоточувствительные материалы. Термоситаллы имеют универсальное применение: как износостойкие материалы используются для деталей гидромашин, узлов трения, защитных эмалей; как прочные стабильные диэлектрики – для радиодеталей, плат и т.п.

Стремление избавится от главных недостатков стекла, повысить его устойчивость к механическим и термическим воздействиям привело к созданию за счет управляемой кристаллизации нового кристаллического материала – ситалла. Ситалл отличается от стекла мелкокристаллической микроструктурой, причем размеры кристаллов около 1 мкм, а их содержание достигает 50% - 90% по объему.

Ситаллы получают преимущественно по стекольной технологии из вязкой стекломассы спецсостава. Помимо нее применяется в масштабе керамическая технология. В процессе ситаллизации стекла наиболее существенно изменяются следующие его свойства:

1. Расчет механической прочности, особенно испытание на изгиб. Причина состоит в том, что поверхностные трещины, наталкиваясь на кристаллы, не могут разравниваться так интенсивно как в стекле.

2. Повышается нагревостойкость и температура начала дефор­мации, так как диапазон температур размягчение-плавление зна­чительно сужается по сравнению со стеклами.

Важное значение имеют литиево – алюминиевые ситаллы LiO 2 – Al 2 O 3 – SiO 2 , ТКЛР которых хорошо согласуются с кремнием, что позволяет применить его для изготовления корпусов БИС. В таблице 5 приведено сравнение современного литиевого ситалла и аналогичных по значению ТКЛР стекла и композиционной стеклокерамики, состоящей из 80% стекла и 20% Al 2 O 3 .

Таблица 5 - Сравнение свойств материалов

Видно, что по многим параметрам ситалл превосходит стекло и композиции на основе стекла. Свойства ситаллов определяются структурой и фазовым составом. Причина ценных свойств ситаллов заключается в их исключительной мелкозернистости, почти идеальной поликристаллической структуре. Свойства ситалла изотропны. В них совершенно отсутствует всякая пористость. Усадка при кристаллизации – до 2 %. Большая абразивная стойкость делает их малочувствительными к поверх­ностным дефектам. Стеклокристаллические материалы обладают высокой химической устойчивостью к кислотам и щелочам, не окисляются даже при высоких температу­рах. Они газонепроницаемы и обладают нулевым водопоглощением. Ситаллы относят к хрупким материалам, но по твердости они приближаются к стали.

От керамики ситаллы отличаются хорошей обрабатываемостью, отсутствием пористости, и меньшей стоимостью. Ситаллы марок СТ32, СТ38, СТ50 (цифра обозначает значение ТКЛР) в виде полированных пластин 0,5-1мм, размером 60х48 мм – являются основным материалом подложек тонкопленочных ГИС.