[发明专利]一种单晶方解石的修复方法

说明书

本发明公开了一种单晶方解石的修复方法，所述修复方法包括以下步骤：(1)将碳酸钙离子团簇溶液通过高速离心分离后得到胶状物质，并用乙醇洗涤后将胶状物质重新分散于乙醇，超声处理后得到修复液；(2)将待修复单晶方解石固定于匀胶机上，用微量进样器向待修复表面滴加修复液，直至形成平整的平面；(3)将待修复单晶方解石转移至加热台，待修复表面朝上，进行梯度升温后恒温，碳酸钙离子团簇有序结晶生成单晶方解石，得到单晶方解石的表面修复层。本发明提供的修复方法可以使单晶方解石表面微米、纳米尺度的缺损得到相同组成的填充，且填充的方解石取向、结构与待修复基底完全一致。

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种单晶方解石修复方法。

背景技术

方解石是一种碳酸钙矿物，三方晶系，菱面体晶胞：arh＝0.637nm，α＝46°07′，Z＝2；如果转换成六方(双重体心)格子，则：ah＝0.499nm，ch＝1.706nm，Z＝6。自然界中碳酸钙储量丰富，其中方解石是一种分布很广的矿物。方解石的晶体形状多种多样，它们的集合体可以是一簇簇的晶体，也可以是粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状等等。敲击方解石可以得到很多方形碎块，故名方解。方解石的色彩因其中含有的杂质不同而变化，如含铁锰时为浅黄、浅红、褐黑等等。

其中非常纯净完全透明的晶体俗称为冰洲石(Iceland Spar)，这是一种结构有序的单晶矿物，即，一块材料只有一个晶粒组成则为单晶。在白色透明晶体矿物中具有最高的双折射率和偏光性能。这种晶体具有强烈双折射功能和最大的偏振光功能是人工不能制造也不能替代的自然晶体。因其特性，单晶方解石常被利用于偏光棱镜，主要用于国防工业和制造高精度光学仪器，亦广泛用于无线电电子学、天体物理学等技术领域。对于优质品质的单晶方解石，其品质要求为：无色透明，内部不含气泡或裂痕，不带双晶或歪曲，且需要具有较大的尺寸。

然而优质冰洲石的晶体仅产于玄武岩的方解石脉和沸石方解石脉中。同时，方解石极易被划伤或因空气中的水分，酸性气体腐蚀，在晶体表面产生微米、纳米尺度的缺损，刮痕等损伤。这些不平整的损伤都会影响晶体的透光性。然而现有的技术都不能实现这种损伤的修复，使缺损部分重新获得取向，结构完全一致的单晶方解石。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶方解石的修复方法，可以使单晶方解石表面微米、纳米尺度的缺损得到相同组成的填充，且填充的单晶方解石取向、结构与待修复基底完全一致。

本发明提供如下技术方案：

一种单晶方解石的修复方法，所述修复方法包括以下步骤：

(1)将碳酸钙离子团簇溶液通过高速离心分离后得到胶状物质，并用乙醇洗涤后将胶状物质重新分散于乙醇，超声处理后得到修复液；

(2)将待修复单晶方解石固定于匀胶机上，用微量进样器向待修复表面滴加修复液，直至形成平整的平面；

(3)将待修复单晶方解石转移至加热台，待修复表面朝上，进行梯度升温后恒温，碳酸钙离子团簇有序结晶生成单晶方解石，得到单晶方解石的表面修复层。

在本发明中，所述碳酸钙离子团簇溶液的制备方法为：在乙醇中溶解二水氯化钙，使氯化钙浓度达到2g/L，再向体系中加入三乙胺作为碱性物质，三乙胺浓度选用5.5g/L。待混合均匀后在搅拌下通入二氧化碳作为碳源，1-2分钟后停止通气，得到碳酸钙离子团簇溶液，制备的碳酸钙离子团簇溶液的浓度为1.4g/L。

优选的，在步骤(1)中，所述离心分离的转速为5000-15000rpm。离心分离中过低转速得到的碳酸钙离子团簇会减少；过高转速则在后期超声分散时需要更长的时间。

进一步优选的，在碳酸钙离子团簇分离洗涤阶段，离心转速宜控制在8000-10000rpm之间，得到的碳酸钙离子团簇适中并且后续超声分散时间不需要太长。