Luận Văn Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Gốm Diopsit Cao MgO 2SiO2 Và Ảnh Hưởng Của ZrO2 Đến Cấu Trúc Tính Chất Của Vật Liệu

Diopsit, với công thức hóa học CaMgSi2O6, là một loại khoáng vật thuộc nhóm pyroxen, có cấu trúc tinh thể đặc trưng. Cấu trúc của Diopsit được hình thành từ các tứ diện SiO4 liên kết với nhau qua nguyên tử oxi, tạo thành mạng lưới ba chiều. Đặc điểm này không chỉ quyết định tính chất vật lý của Diopsit mà còn ảnh hưởng đến khả năng tương tác với các oxit khác trong quá trình tổng hợp. Nghiên cứu cho thấy rằng việc thay thế một phần MgO bằng ZrO2 có thể làm thay đổi cấu trúc tinh thể của Diopsit, dẫn đến sự hình thành các pha mới và cải thiện tính chất cơ học của vật liệu. Theo một nghiên cứu, "Cấu trúc của Diopsit có thể được điều chỉnh thông qua việc thay thế các ion trong mạng tinh thể, từ đó tạo ra các tính chất vật lý mong muốn cho ứng dụng trong công nghệ vật liệu".

Việc thêm ZrO2 vào hệ thống Diopsit đã cho thấy những ảnh hưởng rõ rệt đến các tính chất vật lý như độ bền, độ xốp và hệ số giãn nở nhiệt. Nghiên cứu cho thấy rằng, khi hàm lượng ZrO2 tăng lên, độ bền nén của vật liệu cũng tăng theo, điều này có thể được giải thích bởi sự gia tăng độ chắc chắn của cấu trúc tinh thể. Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng, "Hàm lượng ZrO2 tối ưu có thể cải thiện đáng kể độ bền xốc nhiệt của Diopsit, giúp vật liệu này có khả năng chịu đựng tốt hơn trong các điều kiện khắc nghiệt". Ngoài ra, độ xốp của vật liệu cũng giảm khi có sự hiện diện của ZrO2, điều này có thể làm tăng khả năng chống thấm nước và cải thiện độ bền của vật liệu trong môi trường ẩm ướt.

Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là hai phương pháp quan trọng trong việc nghiên cứu cấu trúc và tính chất của Diopsit. Phân tích XRD cho phép xác định các pha tinh thể có trong mẫu, từ đó đánh giá sự ảnh hưởng của ZrO2 đến cấu trúc tinh thể của Diopsit. Kết quả từ XRD cho thấy sự xuất hiện của các đỉnh nhiễu xạ mới khi ZrO2 được thêm vào, cho thấy sự hình thành các pha mới trong cấu trúc. Bên cạnh đó, TEM cung cấp hình ảnh chi tiết về cấu trúc vi mô của vật liệu, cho phép quan sát sự phân bố của các hạt và kích thước tinh thể. "Sự kết hợp giữa XRD và TEM đã giúp làm rõ hơn về sự thay đổi cấu trúc của Diopsit khi có sự hiện diện của ZrO2, từ đó mở ra hướng nghiên cứu mới cho các ứng dụng trong công nghệ vật liệu".

Với những tính chất vượt trội, Diopsit đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau. Đặc biệt, trong ngành xây dựng, Diopsit được sử dụng làm vật liệu chịu nhiệt và chịu mài mòn, nhờ vào độ bền cơ học cao và khả năng chống lại các tác nhân hóa học. Ngoài ra, Diopsit cũng được nghiên cứu trong lĩnh vực y học, với khả năng tương thích sinh học cao, có thể được sử dụng trong các ứng dụng cấy ghép. Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng, "Vật liệu gốm Diopsit có thể được sử dụng trong các thiết bị y tế nhờ vào tính không độc hại và khả năng tương tác tốt với tế bào". Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm mới từ Diopsit, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp vật liệu.