С. К. Евстропьев, Н. В. Никоноров

n
SiO2
= 1,46; 
n
H2O
= 1,33). Тем не 
менее, данные рис. 11б иллюстрируют возможность получения довольно 
прозрачных композиционных материалов, содержащих маленькие (диаметр 
порядка 10 нм) частицы модифицирующих компонентов. 
Прозрачность золей, содержащих относительно крупные (100 нм) 
наночастицы, значительно ниже (рис. 11а). Из рисунка видно, что при 
существенной разнице в ПП наночастиц и окружающей их среды для 
получения прозрачного композита содержание относительно крупных частиц 
должно быть минимизировано. Это заключение можно отнести и к 
композиционным материалам, содержащим наночастицы различного размера. 
Рис. 11в показывает, что золи, содержащие частицы SiO
2
различного размера, 
также характеризуются низкой прозрачностью, что определяется сильным 
рассеянием света на крупных частицах. 
Влияние размера наночастиц на спектральные характеристики 
композиционных материалов иллюстрируется спектрами пропускания водных 
золей, содержащих 2 объемн.% частиц кремнезема различного размера 
(рис. 11г). Приведенные на этом рисунке спектральные зависимости 
демонстрируют резкое падение прозрачности золей при увеличении диаметра 
частиц кремнезема с 11-14 нм до 50 нм и более.
19 

---

Рисунок 11 - Спектры пропускания водных золей кремнезема. Толщина кюветы 10 мм. 
Объемное содержание SiO
2
(а,б,в) или размер наночастиц (г) указано у соответствующих 
кривых. а) Золи с крупными частицами; б) Золи с мелкими частицами; в) Золи, содержащие 
смесь жидких и мелких частиц; г) Золи с фиксированной объемной долей твердой фазы, но 
содержащие частицы различного размера 
20 

---

Введение в состав коллоидного раствора жидкостей, повышающих 
показатель преломления (ПП) жидкой фазы и, соответственно, уменьшающих 
различия в ПП между коллоидными частицами кремнезема и жидкой фазы, 
приводит к значительному увеличению прозрачности растворов (рис. 12а). 
Данные, приведенные на этом рисунке, иллюстрируют возможность 
существенного повышения прозрачности композиционного материала при 
оптимизации ПП матрицы даже при наличии в его составе относительно 
крупных модифицирующих частиц. 
Рисунок 12а - Спектры пропускания золей SiO
2
(размер частиц 100 нм). Химический состав 
золей, объемн. %: SiO
2
5,1; вода 44,9; глицерин 50 (кривая 1); SiO
2
3,4; вода 29,9; глицерин 
66,7 (кривая 2); SiO
2
2,6; вода 22,4; глицерин 75 (кривая 3) 
Рис. 12б иллюстрирует типичные изменения спектральных свойств при 
переходе от жидкого золя к гелю. Видно, что при переходе золь-гель 
прозрачность коллоидной системы уменьшается. Такой характер спектральных 
изменений наблюдается при переходе золь-гель как в кислой, так и в щелочной 
среде. Необходимо отметить, что в рассматриваемом случае гель формировался 
из первоначально стабилизированного золя, содержащего довольно однородные 
по размеру частицы кремнезема. Процессов, приводящих к уменьшению 
прозрачности системы – росту отдельных коллоидных частиц или 
микронеоднородной агрегации при переходе золь-гель, может быть несколько и 
установить по данным только спектральных измерений ход эволюции 
материала затруднительно.
21 

---

 
Рисунок 12б– Изменения спектров светоослабления при переходе золь-гель смеси 
кремнезоль К1 – формамид – аммиачная вода (25% раствор) (объемное соотношение 
компонентов: 60-15-10). Продолжительность времени после смешения компонентов: 18 ч 
(кривая 1); 168 ч (кривая 2); 432 ч (гель) (кривая 3); 456 ч (гель после старения) (кривая 4)