电子玻璃纤维介电性能和工艺参数的研究

实验设计了3组共计9个玻璃配方,通过改变铝硼硅酸盐无碱玻璃系统中各氧化物的比例,研究了组成和性能之间的关系.玻璃用铂金坩埚在电炉中1600℃/6h熔制,测定了玻璃的介电性能、高温粘度和分相析晶性能等.研究结果表明:降低玻璃中Al2O3含量,同时适当增加SiO2、TiO2或CaO,可以较好地兼顾玻璃的介电性能,并使玻璃的工艺参数满足工业生产的要求.

ZnO-MgO-P_2O_5磷酸盐玻璃酸溶机理研究

采用表面失重法分析40ZnO-10MgO-50P_2O_5玻璃在酸性溶液中的溶解过程.实验结果表明:含二价金属阳离子的磷酸盐玻璃在水中溶解速度缓慢,但在酸性溶液中,因R^(2+)和H^+离子交换加速,破坏了结构的稳定性,磷氧基团很容易发生水解,在pH<3时,玻璃的溶解速率会急剧增大.溶解速率随温度升高呈现指数增加的趋势,溶解活化能随pH值的升高而降低;在高浓度盐酸溶液中,溶解速率随浓度变化出现极值,这一切均应归于H^+和H_2O活度的双重作用;通过对失重曲线变化的研究发现:玻璃的溶解过程分为两个阶段,第一阶段失重量与时间平方根成正比,第二阶段失重量与时间成正比,说明玻璃表面的水化层经历了形成、发展和稳定的过程.

酸溶法柔性光纤传像束的玻璃组成及性能

酸溶法柔性光纤传像束的单丝由芯料、皮料和酸溶玻璃构成。本文首先分别探讨了皮料玻璃的组成、化学稳定性和折射率以及酸溶玻璃的组成、酸溶特性和析晶性能。然后重点分析了芯料、皮料和酸溶玻璃的性能和工作参数的匹配问题。研究结果表明:皮料玻璃的混合碱效应不仅可以提高玻璃的化学稳定性,而且有利于提高光纤的机械强度。同时,控制酸溶玻璃中B2O3/SiO2比例可以较好地兼顾玻璃的酸溶特性和抗析晶性能。此外,酸溶法单丝作业芯、皮、酸溶玻璃工艺参数的匹配,不仅要求缩小它们在成纤温度范围内的粘度差异,而且应尽可能保持稳定的粘度比值。CDG2皮料玻璃、ASG2酸溶玻璃以及商用芯料玻璃的物理化学性质以及工作参数的匹配性可以满足柔性光纤传像束的要求。

酸溶法柔性光纤传像束成纤系统设计原理

论述了酸溶法柔性光纤传像束的制造工艺原理以及同轴三层单丝和复丝成纤系统的设计原理。该成纤系统主要由原料进给系统、玻璃熔炉/坩埚系统、成纤/丝径控制系统以及切丝/计量/废品剔除系统等若干个子系统组成,具有操作稳定性好,调节范围广,自动化程度高,产品质量好等优点。详细讨论了系统的结构以及操作原理。

PbO-Fe_2O_3-P_2O_5系统半导体玻璃的电导性能研究

研究了(0.4-x)PbO—xFe2O3—0.6P2O5半导体玻璃的电导性能。首先熔制了SF系列玻璃,测定了玻璃的氧化还原指数和电导率,并计算了铁离子浓度和铁离子的平均距离。讨论了玻璃组成、熔制条件以及氧化还原指数对电导的影响,揭示了它们的电导性质不仅与组成有关,而且与铁离子的氧化-还原状态有关。随着熔制温度的升高,氧化还原指数提高,从而使电导增加。研究表明,该半导体玻璃的电导机制符合Mott的小极化子跳跃理论。

PbO-Fe_2O_3-V_2O_5-P_2O_5玻璃结构与性能研究

钒、铁磷酸盐玻璃作为一种半导体材料受到许多研究者的关注。选择了PbO-V2O5-P2O5、PbO-Fe2O3-P2O5和PbO-Fe2O3-V2O5-P2O5三组玻璃系统,研究了V2O5和Fe2O3对磷酸盐玻璃结构和性能的影响。通过红外光谱(IR)和差热分析(DTA)发现,V2O5和Fe2O3对磷酸盐玻璃结构的影响不同,Fe2O3不但会降低[PO4]基团的桥氧数,还会打断P=O双键,以[FeO4]形式参加网络结构,使玻璃结构趋于稳定。

半导体玻璃微通道板制造工艺研究

体电导半导体玻璃微通道板具有优异的性能,为了突破其制造工艺的技术难关,研究和分析了过程技术参数以及缺陷成因.以磷酸盐系统半导体玻璃和酸溶玻璃作为微通道板单纤维的皮料和芯料,在电炉中熔制得到玻璃纤芯及皮料的母棒,然后根据两种玻璃的性能及工艺参数,采用光纤自动成纤系统研究了适合双坩埚法单丝拉制的工艺.重点讨论了拉丝温度和速度、玻璃液位、气氛等关键因素对成纤过程和微通道板质量的影响.通过单丝和复丝的拉制,排丝、压屏、切割和酸溶等过程,最终获得了直径为20 mm,孔径为6-7μm,像素大于400万的体电导玻璃微通道板的雏形.

酸溶法传像束单丝成纤过程流体动力学分析

酸溶法是制造柔性光纤传像束的先进工艺,而三坩埚法拉制3层同轴单丝是酸溶法工艺中的关键技术。为了保证三坩埚法成纤时芯料、皮料和酸溶玻璃的物料平衡,首先设计了柔性光纤传像束的单丝直径和断面结构,测定了芯料、皮料和酸溶玻璃的黏度-温度曲线以及密度,并采用流体动力学的方法分析了玻璃在坩埚内的流动状态,最终根据流量平衡的原理提出了三坩埚设计参数的计算方法。该计算方法根据误差分析对计算参数进行调整后取得了良好的效果。

熔制过程对PbO-Fe_2O_3-P_2O_5玻璃氧化还原平衡的影响

研究了不同熔制温度、时间、原料以及气氛对10PbO-30Fe2O3-60P2O5玻璃氧化还原指数和电导率的影响。研究结果表明:玻璃中二价铁离子的含量随熔制温度升高而增加,氧化还原指数从1100℃的0.17增加到1400℃的0.43,玻璃的电导率也随之增大。而熔制时间和原料对玻璃氧化还原指数的影响甚微。在空气和氮气两种不同气氛下熔制的玻璃,氧化还原指数也有所不同,氮气气氛中达到了0.55,表明了Fe2+已经占据主导地位。

Pr^(3+)-Yb^(3+)共掺氟氧化物微晶玻璃的显微结构及发光性能

制备了Pr3+-Yb3+共掺SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2体系玻璃,并通过优化热处理工艺获得了透明氟氧化物微晶玻璃。运用动力学方法分析了系统玻璃的析晶机制,探讨了热处理温度、玻璃析晶行为和显微结构的关系。采用XRD和SEM等方法研究了CaF2纳米晶的形成,晶粒大小为30 nm,且稀土离子进入CaF2纳米晶中,形成了固溶的Ca0.8Yb0.2F2.2晶相。在Pr3+离子3P0能级482 nm波长的光子激发下,在近红外区域观察到了980 nm和1 015 nm的发光,这对应于Yb3+离子2F5/2→2F7/2跃迁发射,产生了近红外量子剪裁效应。

碱金属氧化物对低损耗玻璃工艺性能及电学性能的影响

研究了一组用于低温共烧多层陶瓷基板的低损耗玻璃材料,测定了玻璃的软化点、退火点、半球点等工艺性质以及介电常数、介电损耗、电阻率等电学性质,用梯温炉测定了玻璃的析晶温度,并用X-射线衍射获得了晶体的组成。围绕低温共烧和电性能这对矛盾,重点分析了不同碱金属离子在硼硅酸盐玻璃中的分相析晶行为以及对电学性质的影响。实验结果表明:选择少量合适的碱金属离子,并运用混合碱效应,可以获得预期的目的。

纳米SiO_2多孔陶瓷的绝热性能

本文制备了纳米SiO2多孔陶瓷材料,并引入红外遮光剂提高其在高温下的绝热性能。利用场发射扫描电镜、比表面积及孔隙度分析仪、傅里叶红外分析仪和背温试验等方法对该材料的微观结构及绝热性能进行分析,并重点研究了红外遮光剂的作用机理。当添加质量分数为20%、平均粒径为1.07μm的六钛酸钾(K2Ti6O13)作为遮光剂时,试样的最大有效消光系数从19.5m2/Kg提高到60.6m2/Kg,热面温度为600℃的试样的背面温度从252℃降低到148.9℃。红外遮光剂的加入能有效散射和反射红外辐射,显著提高试样的有效消光系数,改善该材料的高温绝热性能。

CaO-ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃/Al_2O_3低温共烧复合陶瓷基板研究

用CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃和氧化铝陶瓷复合材料制备了低温共烧陶瓷基板。在CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃中引入ZnO,玻璃微晶化后的主晶相仍为硅灰石,但它的软化温度有不同程度的降低,同时析晶温度也有了显著的改变。特别是以ZnO部分取代CaO时,析晶温度明显提高。该玻璃与氧化铝复合可以在较宽的温度范围内烧结。在850℃/30 min烧结,得到了气孔率为1%、介电常数εr=7.10的陶瓷基板材料。

二价金属氧化物对低介低损玻璃工艺性能及电学性能的影响

主要研究用于低温共烧多层陶瓷基板的低介低损硼硅酸盐玻璃的组成和性能。通过引入Ca2+,Mg2+,Zn2+等不同的二价金属离子,重点讨论了它们对玻璃的特征温度、分相析晶行为以及膨胀系数、电学性质的影响。实验结果表明:Mg2+,Zn2+促进硼硅酸盐玻璃分相的能力较强,Zn2+降低膨胀系数作用最明显,含钙硼硅酸盐玻璃的析晶温度偏高,并具有相对较低的介电常数和较高的电阻率。

热处理制度对Pr^(3+)-Yb^(3+)掺杂氟氧微晶玻璃光谱特性的影响

氟氧化物微晶玻璃具有良好的机械性能、化学稳定性和优异的发光性能,是作为量子剪裁的理想介质材料。本文选择55SiO2-5Na2O-20Al2O3-20CaF2作为稀土掺杂的基础玻璃,通过对玻璃进行不同的热处理从而获得了不同的Pr3+-Yb3+共掺微晶玻璃。通过吸收光谱、发射光谱和荧光衰减曲线的比较,发现升高热处理温度或延长保温时间会导致近红外区域的发射峰增强,Pr3+的荧光寿命降低,且计算表明,Pr3+-Yb3+之间的能量传递效率增加了。

纳米MgTiO3对Mg(Ca)TiO3微波介质陶瓷烧结行为及介电性能的影响

为了降低MgTiO3-CaTiO3陶瓷体系的烧结温度,以钛酸丁酯、醋酸镁为原料,采用溶胶凝胶法制备MgTiO3陶瓷纳米粉体。通过DTA、XRD、FT-IR、SEM等观察到纳米MgTiO3陶瓷粉体颗粒分布均匀,粒度约为100 nm,并且成相良好。以MgTiO3纳米粉体按不同比例掺入固相合成的MgTiO3-CaTiO3陶瓷体系中,并对该纳米复相陶瓷的烧结性能和介电性能进行了研究。结果表明:当MgTiO3纳米粉体的掺杂摩尔分数为20%时,体系的烧结温度从1 350℃降至1 250℃,体积密度达到理论密度的97%以上,并且具有良好的介电性能:rε=19.3,tanσ=1.31×10-3(1.23 MHz)。

K_2O对Li_2O-SiO_2系微晶玻璃低温共烧陶瓷的影响

采用烧结法制备了Li2O-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷。通过热膨胀系数、DTA、XRD、影像式烧结点试验仪、SEM、体积电阻率等方法,研究了K2O含量对玻璃热力学性质、析晶行为、烧结性能、形貌和电学性能的影响。结果表明:用K2O取代Li2O,可降低玻璃转变温度,减弱析晶倾向,提高热膨胀系数和析晶活化能;K2O有助于玻璃粉体烧结致密,可以控制微晶玻璃晶相组成和含量。电学性能研究结果表明,K2O可显著提高微晶玻璃的电学性能。

CaO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃LTCC基板的烧结性能研究

CaO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃基板具有介电常数低、能与金属电极低温共烧等特性。设计了3种玻璃配方,重点研究了其烧结性能和晶相组成。通过差热分析、X射线衍射晶相分析、SEM形貌分析、烧结收缩实验以及介电性能测定等,研究了玻璃组成、粉体颗粒度和烧结制度等对材料晶相组成和性能的影响。结果表明,主晶相为硅灰石,粉体颗粒度D_(50)在2μm左右,经850℃、10min烧结,可以获得致密度高、介电常数和介电损耗低的LTCC材料。

ZnO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃的制备及其低温共烧特性研究

为了满足微波电路小型化、集成化、低成本的发展要求,出现了低温烧结微波介质陶瓷。目前LTCC(LowTemperature Co-fired Ceramics)技术已被广泛地应用于无线通讯系统中。通过溶胶-凝胶法制备了ZnO-B2O3-SiO2低熔玻璃,经过800℃热处理微晶化后添加到0.3BaZrO3-0.7(Mg0.7Zn0.3)2SiO4复合陶瓷相中,以达到低温烧结的目的。讨论了pH值、温度对凝胶化过程的影响,并通过FTIR和XRD分析了凝胶、玻璃和微晶之间的转变及其结构的变化。研究发现:控制溶胶pH值为0.5,凝胶温度为60℃以及热处理温度为800℃,可以得到稳定的ZnO-B2O3-SiO2微晶玻璃粉末;将其掺入到0.3BaZrO3-0.7(Mg0.7Zn0.3)2SiO4复合陶瓷相中可以将烧结温度降至900℃。低熔微晶玻璃对陶瓷相的润湿性能良好,在较低温度下产生的液相有利于促进微晶玻璃+陶瓷体系的烧结。

BaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃/SiO_2高膨胀低温共烧陶瓷研究

用BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃与二氧化硅复合的方法制备了高膨胀系数低温共烧陶瓷。实验首先制备一组玻璃材料,通过热膨胀测试、DTA等方法研究了玻璃的热学性能,然后用玻璃与石英、方石英和鳞石英晶体按一定比例复合制得高膨胀低温共烧陶瓷。通过烧结试验、XRD等分析方法研究了复相陶瓷材料的烧结收缩性能、晶相组成、热膨胀系数和介电常数。结果表明:50%BaO-7.5%Al2O3-30%B2O3-12.5%SiO2玻璃具有较低的转变温度(520℃)。该玻璃与鳞石英晶体以1:1的比例复合,850℃/10min烧结可以获得热膨胀系数为12.18×10-6K-1、介电常数为5.37的低温共烧陶瓷。