Керамику в системах CaO–SiO2 и Na2O–CaO–SiO2 получали из порошков, синтезированных из водных растворов кремниевой кислоты и нитрата кальция при мольном соотношении Ca/Si = 0,5 методом прямого осаждения при добавлении водного раствора аммиака. Для синтеза исходных порошков использовали растворы кремниевой кислоты, которые получали динамическим ионообменным методом из водного раствора силиката натрия Na2SiO3, пропуская его через колонну с сульфополистирольным катионитом КУ-2х8 сверху вниз или снизу вверх. Высокочистая кремниевая кислота, не содержащая ионов натрия, была получена при подаче водного раствора силиката натрия Na2SiO3 снизу вверх. Порошки после синтеза содержали гидратированные силикаты кальция и гидратированный диоксид кремния. В порошке, синтезированном из кислоты, содержащей ионы натрия, присутствовал сопутствующий продукт реакции – нитрат натрия NaNO3. Керамика с фазовым составом, включающим кристобалит SiO2, тридимит SiO2 и силикат натрия кальция Na2Ca3Si6O16, была получена после обжига при 800…1000 °C из синтезированного порошка, содержащего нитрат натрия NaNO3. Керамика с фазовым составом, включающим SiO2 (кристобалит, кварц) и CaSiO3 (волластонит, псевдоволластонит), была получена после обжига при температуре 1000…1200 °C из порошка, синтезированного из высокочистой кремниевой кислоты. Полученные керамические материалы, фазовый состав которых содержит биосовместимые фазы в оксидных системах CaO–SiO2 и Na2O–CaO–SiO2, могут быть использованы для создания костных имплантатов после необходимых исследований методами in vitro и in vivo.
Цзюньянь Цзюй – студент, факультет наук о материалах, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Татьяна Викторовна Сафронова – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, химический факультет, факультет наук о материалах, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Ольга Тихоновна Гавлина – кандидат химических наук, научный сотрудник, химический факультет, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Татьяна Борисовна Шаталова – кандидат химических наук, доцент, химический факультет, факультет наук о материалах, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Татьяна Викторовна Филиппова – инженер, химический факультет, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Николай Владимирович Леонтьев – аспирант, химический факультет, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Динара Рустамовна Хайрутдинова – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Россия
Вадим Борисович Платонов – кандидат химических наук, научный сотрудник, химический факультет, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Александр Валерьевич Кнотько – доктор химических наук, профессор, химический факультет, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Екатерина Анатольевна Карпюк – кандидат химических наук, доцент, химический факультет, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Владимир Александрович Иванов – доктор химических наук, старший научный сотрудник, химический факультет, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
1. Dutkiewicz M., Yucel H. E., Yildizhan F. Evaluation of the performance of different types of fibrous concretes produced by using wollastonite // Materials. 2022. V. 15. Р. 6904. URL: https://doi.org/10.3390/ma15196904
2. Boev E. V., Islamutdinova A. A., Aminova E. K. Method of obtaining calcium silicate for construction // Nanotechnol. Constr. 2021. V. 13. Р. 350 – 357. URL: http://dx.doi.org/10.15828/2075-8545-2021-13-6-350-357
3. Ефремов А. Н. Закономерности минералообразования огнеупорных шлакощелочных вяжущих системы Na2O–СаО–SiO2 при нагреве // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2013. № 1. С. 163 – 168. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50113060
4. Schmetterer C., Masset P. J. Heat capacity of compounds in the CaO–SiO2 system – a review // J. Phase Equilib. Diffus. 2012 V. 33. P. 261 – 275. URL: https://doi.org/10.1007/s11669-012-0046-8
5. Kaygili O. Synthesis and characterization of Na2O–CaO–SiO2 glass–ceramic. // J. Therm Anal Calorim 2014. V. 117. Р. 223–227. URL: https://doi.org/10.1007/s10973-014-3655-0
6. Casas-Luna M., Torres-Rodriguez J. A., Valdes-Martinez O. U., et al. Robocasting of controlled porous CaSiO3–SiO2 structures: architecture – strength relationship and material catalytic behavior // Ceram. Int. 2020. V. 46(7). P. 8853 – 8861. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.12.130
7. Ismail H., Mohamad H. Bioactivity and biocompatibility properties of sustainable wollastonite bioceramics from rice husk ash/rice straw ash: a review // Materials. 2021. V. 14. 5193. URL: http://dx.doi.org/10.3390/ma14185193
8. Kwan D. C. Y., Hu M., Liu J., et al. Evaluation of cytotoxicity and osteogenic potential of strontium silicate and calcium silicate-based sealers // International Dental Journal. 2025. V. 75(6). P. 103869. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.identj.2025.103869
9. Donnermeyer D., Burklein S., Dammaschke T., et al. Endodontic sealers based on calcium silicates: a systematic review // Odontology. 2019. V. 107. P. 421 – 436.
10. Zhou H., Du T., Shen Y., et al. In vitro cytotoxicity of calcium silicate–containing endodontic sealers // Journal of endodontics. 2015. V. 41(1). P. 56 – 61. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.joen.2014.09.012
11. Каймонов М. Р., Сафронова Т. В., Филиппов Я. Ю. и др. Композиционная керамика на основе NaCaPO4 и Na4Ca4Si6O18 // Журнал неорганической химии. 2026. Т. 71, № 1. С. 119 – 133.
12. Lee B. N., Hong J. U., Kim S. M., et al. Anti-inflammatory and osteogenic effects of calcium silicate–based root canal sealers // Journal of endodontics. 2019. V. 45(1). P. 73 – 78. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.joen.2018.09.006
13. Upadhyay R. K. Rocks and their formation. In: Geology and mineral resources. Springer Geology. Singapore: Springer, 2025. URL: https://doi.org/10.1007/978-981-96-0598-9_6
14. Upadhyay R. K. Mineral deposits. In: Geology and mineral resources. Springer Geology. Singapore: Springer, 2025. URL: https://doi.org/10.1007/978-981-96-0598-9_7
15. Srinath P., Abdul Azeem P., Venugopal Reddy K. Review on calcium silicate-based bioceramics in bone tissue engineering // International Journal of Applied Ceramic Technology. 2020. V. 17(5). P. 2450 – 2464. URL: https://doi.org/10.1111/ijac.13577
16. Lafmejani M. K. A., Parsa A., Mirmohammadi M., et al. A novel and facile synthesis of calcium silicate nanoparticles as a base for root canal cement/sealer under constant potential: Compared to chemical synthesis // Materials Chemistry and Physics. 2024. V. 315. P. 128924. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.128924
17. Huang X. H., Chang J. Synthesis of nanocrystalline wollastonite powders by citrate–nitrate gel combustion method // Mater. Chem. Phys. 2009. V. 115. P. 1 – 4. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.11.066
18. Papynov E. K., Shichalin O. O., Apanasevich V. I., et al. Synthetic CaSiO3 sol-gel powder and SPS ceramic derivatives: “In vivo” toxicity assessment // Progress in Natural Science: Materials International. 2019. V. 29(5). P. 569 – 575. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.pnsc.2019.07.004
19. Ravaglioli A., Krajewski A. Bioceramics: materials properties applications. Город? Springer Science & Business Media, 1991. URL: https://link.springer.com/book/10.1007/978-94-011-2336-5
20. Singh S. P., Karmakar B. Mechanochemical synthesis of nano calcium silicate particles at room temperature // New Journal of Glass and Ceramics. 2011. V. 1. P. 49 – 52. URL: http://dx.doi.org/10.4236/njgc.2011.12008
21. Tajuelo Rodriguez E., Hunnicutt W. A., Mondal P., Le Pape Y. Examination of gamma-irradiated calcium silicate hydrates. Part I: Chemical-structural properties // J. Am. Ceram. Soc. 2020. V. 103. P. 558 – 568. URL: http://dx.doi.org/10.3151/jact.18.558
22. Marzieh M., John A. N. A review of sodium silicate solutions: Structure. gelation. and syneresis // Advances in Colloid and Interface Science. 2023. V. 322. P. 103036. URL: https://doi.org/10.1016/j.cis.2023.103036
23. Sjoberg S. Silica in aqueous environments // Journal of Non-Crystalline Solids. 1996. V. 196. P. 51 – 57. URL: http://dx.doi.org/10.1016/0022-3093(95)00562-5
24. Katoueizadeh E., Rasouli M., Zebarjad S. M. A comprehensive study on the gelation process of silica gels from sodium silicate // Journal of Materials Research and Technology. 2020. V. 9(5). P. 10157 – 10165. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.07.020
25. Cолоненко А. П., Блесман А. И., Полонянкин Д. А., Бельская Л. В. Особенности состава твердых фаз, формирующихся в водных кальциево-силикатных системах с варьируемой кислотностью среды // Физика и химия стекла. 2017. Т. 43, № 5. С. 504 – 515. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=30459126 [Solonenko A. P., Blesman A. I., Polonyankin D. A., Bel’skaya L. V. Peculiarities of the composition of solid phases formed in aqueous calcium–silicate systems with a medium of variable acidity // Glass Phys. Chem. 2017. V. 43. P. 452 – 458. URL: https://doi.org/10.1134/S1087659617050182]
26. Safronova T. V., Sultanovskaya A. S., Savelev S. A., et al. Powders synthesized from water solutions of sodium silicate and calcium and/or magnesium chlorides // Compounds. 2025. V. 5(2). P. 22. URL: http://dx.doi.org/10.3390/compounds5020022
27. Сафронова Т. В. Фазовый состав керамики на основе порошков гидроксиапатита кальция, содержащих сопутствующие продукты реакции синтеза // Стекло и керамика. 2009. № 4. С. 21 – 24. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=18277090 [Safronova T. V. Phase composition of ceramic based on calcium hydroxyapatite powders containing byproducts of the synthesis reaction // Glass Ceram. 2009. V. 66. P. 136 – 139. URL: http://dx.doi.org/10.1007/s10717-009-9130-x]
28. Сафронова Т. В., Стеклов М. Ю., Путляев В. И., Шехирев М. А. Na-замещенный Cа-дефицитный карбонатгидроксиапатит для получения керамических материалов // Конструкции из композиционных материалов. 2006. № 4. С. 34 – 39. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=11846526 [Safronova T. V., Steklov M. Y., Putlyaev V. I., Shekhirev M. A. Na-substituted Ca-deficient carbonate hydroxyapatite for obtaining ceramic materials // Konstr. Kompozit. Mater. 2006. V. 4. P. 34 – 39. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=11846526]
29. Zhou Z. S., Li C. S., Jin J. Z., He X. H. Effect of sodium chloride on gelatinization of silicic acid and the formation of novel polysilicic acid crystals // Journal of non-crystalline solids. 2007. V. 353(29). P. 2774 – 2778. URL: https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2007.05.026
30. Akkaya B., Aslan J., Tasdemir R., et al. Colloidal silica production with resin from sodium silicate and optimization of process // Open Journal of Nano. 2024. V. 9(1). P. 1 – 10. URL: https://doi.org/10.56171/ojn.1402531
31. Tsai M. S. The study of formation colloidal silica via sodium silicate // Materials Science and Engineering: B. 2004. V. 106, No. 1. P. 52 – 55. URL: https://doi.org/10.1016/j.mseb.2003.08.052
32. Zhang T. Y., Du R. F., Wang Y. J., et al. Research progress of preparation technology of ion-exchange resin complexes // Aaps Pharmscitech. 2022. V. 23(4). P. 105. URL: https://doi.org/10.1208/s12249-022-02260-6
33. He Y., Lu L., Struble L. J., et al. Effect of calcium–silicon ratio on microstructure and nanostructure of calcium silicate hydrate synthesized by reaction of fumed silica and calcium oxide at room temperature // Mater Struct. 2014. V. 47. P. 311 – 322. URL: https://doi.org/10.1617/s11527-013-0062-0
34. L’Hopital E., Lothenbach B., Le Saout G., et al. Incorporation of aluminium in calcium-silicate-hydrates // Cement and Concrete: Research. 2015. V. 75. P. 91 – 103. URL: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.04.007
35. Lee Y. L., Wang W. H., Lin F. H., Lin C. P. Hydration behaviors of calcium silicate-based biomaterials // Journal of the Formosan Medical Association. 2017. V. 116(6). P. 424 – 431. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.jfma.2016.07.009
36. Mitchell D. R. G., Hinczak I., Day R. A. Interaction of silica fume with calcium hydroxide solutions and hydrated cement pastes // Cement and Concrete Research. 1998. V. 28, No. 11. P. 1571 – 1584. URL: http://dx.doi.org/10.1016/s0008-8846(98)00133-1
37. Солоненко А. П., Блесман А. И., Полонянкин Д. А. Синтез и физико-химическое исследование гидросиликатов кальция различного стехиометрического состава // Динамика систем, механизмов и машин. 2018. Т. 6, 2. С. 215 – 221. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36434334 URL: https://doi.org/10.25206/2310-9793-2018-6-2-215-221
38. Li H., Du T., Xiao H.,Zhang Q. Crystallization of calcium silicate hydrates on the surface of nanomaterials // J. Am. Ceram. Soc. 2017. V. 100(7). P. 3227 – 3238. URL: https://doi.org/10.1111/jace.14842
39. Thomas J. J., Jennings H. M., Allen A. J. Relationships between composition and density of tobermorite, jennite, and nanoscale CaO-SiO2-H2O // The Journal of Physical Chemistry C. 2010. V. 114, No. 17. P. 7594 – 7601. URL: https://doi.org/10.1021/jp910733x
40. Bauer T., Dorte L., Ulrike K., Rainer T. Sodium nitrate for high temperature latent heat storage // The 11th International Conference on Thermal Energy Storage – Effstock 14 – 17 June 2009 in Stockholm, Sweden. URL: https://elib.dlr.de/59385/1/NaNO3-Paper_Effstock_Bauer_mit_Header.pdf
41. Bond B. D., Jacobs P. W. M. The thermal decomposition of sodium nitrate // Journal of the Chemical Society A: Inorganic, Physical, Theoretical. 1966. P. 1265 – 1268. URL: https://doi.org/10.1039/J19660001265
42. Babrauskas V., Leggett D. Thermal decomposition of ammonium nitrate // Fire and Materials. 2020. V. 44, No. 2. P. 250 – 268. URL: https://doi.org/10.1002/fam.2797
43. Angran Zhao, Bowen Xiong, Yongqiang Han, Huiling Tong. Thermal decomposition paths of calcium nitrate tetrahydrate and calcium nitrite // Thermochimica Acta. 2022. V. 714. P. 179264. URL: https://doi.org/10.1016/j.tca.2022.179264
44. Safronova T. V., Sterlikov G. S., Kaimonov M. R., et al. Composite powders synthesized from the water solutions of sodium silicate and different calcium salts (nitrate. chloride. and acetate) // Journal of Composites Science. 2023. V. 7(10). P. 408. URL: https://doi.org/10.3390/jcs7100408
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.06.pp.010-025
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
