Южноуральский завод «Кристалл» передал в дар кафедре минералогии и Минералогическому музею СПбГУ семь кристаллов синтетического кварца
Экспозиция синтетических аналогов минералов в витрине Минералогического музей СПбГУ. На нижней полке в правой части и на верхней полке в правой части новые поступления – кристаллы синтетического кварца, переданные в дар музею сотрудниками АО "Южноуральский завод "Кристалл"
Руководство АО «Южноуральский завод «Кристалл» (Южноуральск, Челябинская область) в лице Председателя Совета директоров Станислава Николаевича Абдрафикова и Генерального директора Дениса Станиславовича Абдрафикова передало в дар кафедре минералогии Института наук о Земле СПбГУ и Минералогическому музею СПбГУ семь кристаллов синтетического кварца, характеризующих главные типы минерала, в том числе и кристаллы, используемые для изготовления пьезоэлементов. Большую помощь в получении университетом новых поступлений также оказал заместитель Генерального директора АО «Южноуральский завод «Кристалл» по сбыту и обеспечению производства Максим Александрович Титов.
АО «Южноуральский завод «Кристалл» является ведущим производителем кристаллов синтетического кварца в России. Весной 2023 года благодаря содействию коллег из Института Минералогии в г. Миссе (Белогуба Е. В., Блинова И. А., Жукова И. Г.) заведующий кафедрой минералогии СПбГУ Алексей Ильич Брусницын побывал на этом предприятии, познакомился с технологией выращивания синтетического кварца, особенностями разных видов продукции комбината и их назначением.
Низкотемпературный кварц – оксид кремния SiO2 тригональной сингонии – один из самых распространенных в природе минералов. Он обладает многими замечательными свойствами и поэтому широко используется в промышленности для изготовления разных видов стекла («обычного» бытового, особо стойкого для химической посуды, особо чистого для оптических приборов), фарфора, фаянса и абразивного материала. Некоторые разновидности кварца, (бесцветный горный хрусталь, дымчатый раухтопаз, желтый – цитрин, фиолетовый аметист), а также мелкозернистые агрегаты этого минерала (халцедон, агат, оникс, яшма и др.) используются как драгоценные и поделочные камни. Но, пожалуй, самым интересным свойством кварца является наличие у него пьезоэлектрического эффекта – способности при сжатии или растяжении вдоль определенных кристаллографических направлениий продуцировать на гранях кристалла положительный и отрицательный электрический заряд. Существует и обратное явление – при подведении электрического заряда происходит механическая деформация кристалла (растяжение или сжатие по определенным направлениям). Это свойство – возможность преобразования механической энергии в электрическую и наоборот – очень широко используется в современной промышленности. Пьезоэлементы есть в любом мобильном телефоне, а в современном автомобиле их насчитывается более сотни. Большинство пьезоэлементов изготавливается на основе кварца.
Вместе с тем к кварцу, как сырью для пьезоэлементов, предъявляются очень строгие требования. Кристаллы должны быть химически чистыми (содержание элементов-примесей, например, алюминия, железа, натрия, лития и др. не должно превышать 0.000n %), не содержать механических включений и дефектов (трещин), не быть сдвойникованными и п.т. Такой кварц в природе встречается редко. Но уже более ста лет он выращивается в лабораториях гидротермальным методом температурного перепада. Считается, что впервые этот метод синтеза кварца успешно применил итальянец Г. Специя в 1905 году. Сейчас он реализуется в промышленных масштабах в России, США, Японии и других страх.
Образцы синтетического кварца, полученные в дар от АО «Южноуральский завод «Кристалл», распределены следующим образом:
- Три образца переданы в учебные коллекции кафедры минералогии и используются при чтении дисциплин «Минералогия», «Генетическая минералогия. Образование минеральных месторождений» и «Геммология»;
- Четыре образца переданы в Минералогический музей Университета, где выставлены в витрине, посвященной синтетическим аналогам природных минералов.
Полученный промышленным способом кристаллы синтетического кварца интересны по нескольким причинам. Во-первых, они служит яркой иллюстрацией того, как изначально изученные на природном минерале физические свойства, в дальнейшем нашли широкое применение в технике, для чего понадобилось специально разработать и внедрить в производство новые технологии. Во-вторых, метод гидротермального синтеза кварца подсказал геологам как, возможно, образуются некоторые месторождения горного хрусталя, а не исключено и других полезных ископаемых. В-третьих, сравнение морфологии кристаллов природного и синтетического кварца позволяет проиллюстрировать различные механизмы роста граней кристаллов, не одинаково ориентированные относительно атомарной структуры минерала, то есть разных простых форм. Наконец, синтез кварца показывает, что кристаллы минералов могут расти в недрах Земли с достаточно большой скоростью, порядка 0.3 мм в сутки.