Кераміка відноситься до групи матеріалів, що характеризується широким спектром властивостей і займає важливе місце в техніці. Все більш важливу роль відіграє оксидна кераміка. Оксидній кераміці притаманні унікальні властивості, які не можуть бути замінені іншими матеріалами, починаючи від міцності до електричних і магнітних властивостей [1]. β-евкриптит (LiAlSiO₄), який може слугувати замінником кварцу, за останні тридцять років набув важливого значення як високопродуктивний матеріал. Його особливістю є негативний коефіцієнт теплового розширення, що в свою чергу робить його унікальним. Широкий інтерес викликають також його теплові і, завдяки хорошій рухливості іонів Li⁺, також електричні властивості, які в поєднанні з хімічною стійкістю в широкому діапазоні температур і високою температурою плавлення сприяє використанню матеріалів на основі ß-LiAlSiO4 як термостабільних компонентів у автомобільній та будівельній галузях, а також теплообмінників у газових турбінах або матеріалі печі, [2], [3]. Наприклад, β-евкриптит є головною складовою кухонних плит CERAN від Schott (Німеччина).

Синтезу полікристалічного β-евкриптиту шляхом механічного подрібнення присвячено низку робіт [4], [5], [6]. Найбільш відомими методами у цій галузі у випадку з β-евкриптитом є механохімічні, гідротермічні та золь-гель-методи. Основною метою синтезу є досягнення найбільш гомогенного розподілу частинок, які в свою чергу забезпечують кращу агломераційну активність та зменшують часові та енергетичні затрати. Тому в даній роботі було запропоновано комбінацію золь-гелевого методу та методу механоактивації для отримання гомогенної нанорозмірної структури.

Отриману золь-гелевим методом суміш було розділено на чотири рівні частини (С1, С2, С3 та С4 відповідно). Суміш С1 не піддаємо механообробці задля порівняння впливу даного методу на кінцеву структуру. Суміші С2, С3 та С4 механоактивуємо в кулевому млині Retsch (Німеччина) зі швидкістю обертання 300 об·с^-1 протягом 24, 48 та 72 год відповідно. Останній етап синтезу заключався в термічній обробці зразків. Всі чотири суміші кальціювались в печі Siegfried (Німеччина) при температурі 700 °С протягом 3 год зі швидкістю нагрівання та охолодження печі 10 К·хв^-1.

За даними рентгеноструктурного аналізу (рис. 1) було встановлено, що суміш, яка не піддавалась механоактивації є аморфною (рис. 1, а). Такий результат можна пояснити досить низькою температурою термічної обробки. В комбінації з механохімічної обробкою вдалось отримати кристалічну структуру (рис. 1, б). Вплив тривалості механоактивації на ступінь кристалізації незначний.

Дослідження мікроструктури на растровому електронному мікроскопі підтвердило вище описані результати. На знімку (рис. 2) видно, що механоактивована суміш має кристалічну структуру і що не менш важливо, розмір зерна в середньому сягає близько 200 нм, що цілком відповідає меті експерименту.

Рис. 1. Рентгенівська дифракційна картина сумішей до механоактивації (а) та після (б)

Отримані результати відкривають багато можливостей для подальшого дослідження. Наступним кроком є вимірювання коефіцієнту теплового розширення та випробування отриманої суміші в якості наповнювача для керамічних матеріалів.

Рис. 2. СЕМ-зображення сумішей до механоактивації (а) та після (б)