俄罗斯科学院维尔纳茨基地球化学与分析化学研究所晶体化学实验室,联合乌拉尔分院南乌拉尔联邦矿物学与地球生态学研究中心及西伯利亚分院索博列夫地质与矿物学研究所,共同开展了一项关于硼硅酸盐玻璃结晶过程的研究。硼硅酸盐玻璃作为长期隔离放射性废物的关键材料,其结晶行为直接影响着放射性核素的固定能力。

研究团队合成了不同铯钠含量的玻璃样品,并采用多种先进技术手段,包括X射线衍射、电子显微镜、拉曼光谱和热分析等,对样品在不同条件下的热处理过程进行了详细研究。通过二次熔融并缓慢冷却至600°C,研究团队在玻璃结晶过程中鉴定出多种有序的铯化合物,其中包括一种具有白榴石化学计量比的立方硼硅酸铯化合物CsBSi₂O₆(铯硼硅石),以及一种此前未知的硼硅酸铯化合物正交晶系Cs₂B₂Si₃O₁₀。这些发现不仅丰富了硼硅酸盐玻璃结晶领域的科学知识,也为开发新型玻璃陶瓷材料提供了理论基础。

研究还揭示了熔体冷却速率对结晶机制的重要影响,指出不同的冷却速率会产生成分和形状各异的晶体。这一发现为控制熔体分馏过程、制备具有特定性能的玻璃陶瓷材料提供了可能。俄罗斯科学院维尔纳茨基地球化学与分析化学研究所晶体化学实验室主任奥尔加·科罗列娃表示:“结晶不仅会破坏玻璃的完整性,还可以作为制造坚固耐用材料的工具。”这项研究为开发能够可靠保留放射性核素的玻璃陶瓷材料开辟了新途径,有助于预测现有玻璃基质可能发生的变化。