云母微晶玻璃的研究与应用进展

云母微晶玻璃是一种独特的玻璃陶瓷复合材料,一般通过对K2O-MgO-MgF2-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)体系玻璃进行热处理而获得,这一过程使其主要以云母晶体为主晶相,形成具有特殊片层状结构的微晶玻璃。系统地介绍了云母微晶玻璃的组成体系、制备方法,以及其微观结构与性能的研究进展,特别关注的是其独特的可切削性能,其层片状结构为其赋予了出色的可切削特性,使其能够通过各种加工手段制成精密尺寸、精密配合和复杂形状的构件。重点总结了云母微晶玻璃在生物组织、高精度结构件、真空电子器件等领域展现出是卓越的应用能力,并对云母微晶玻璃的发展趋势进行了展望。

二硅酸锂微晶玻璃专利技术发展态势研究

为探究二硅酸锂微晶玻璃全球技术发展态势、区域分布、技术布局和热点前沿,依托IncoPat专利信息检索与分析系统,借助Excel等工具,对全球1325件二硅酸锂微晶玻璃专利进行多维度揭示与分析。结果表明:全球二硅酸锂微晶玻璃技术研发总体呈增长态势;美国、中国、列支敦士登和日本是全球四大技术来源国;中国、美国、日本和欧洲专利局是全球重要目标市场国家和地区;列支敦士登义获嘉伟瓦登特公司、美国康宁公司和日本株式会社小原是全球重要创新主体;中国有三家企业入榜全球前十创新主体;二硅酸锂微晶玻璃的制备、辅助工艺以及二硅酸锂微晶玻璃牙科领域的应用研究是研发热点。研究结果可为我国二硅酸锂微晶玻璃技术创新、产业规划及专利布局提供重要借鉴。

以黏土和粉煤灰为主要原料制备低热膨胀系数堇青石基陶瓷

低成本合成堇青石陶瓷材料一直受到研究者们的广泛关注。以黏土、粉煤灰、滑石和铝矾土为主要原料制备低膨胀堇青石质陶瓷,研究了四种原料的配比及烧成制度对陶瓷物相、显微形貌、热膨胀系数、孔隙率的影响规律。结果表明:滑石添加量的改变显著影响堇青石陶瓷的相组成,当滑石添加量为33.14wt.%时可以获得纯堇青石相的陶瓷,过量滑石将导致尖晶橄榄石的生成;烧成温度的升高和保温时间的延长有助于试样中堇青石的合成,在1300℃保温3.5 h的烧成条件下,可得到热膨胀系数值最低为2.21×10^(-6)℃^(-1)、强度为36.17 MPa的纯相堇青石质陶瓷材料。

荥经黑砂发展现状及热稳定性提升途径研究

荥经黑砂器作为四川省荥经县的特色砂陶,是荥经人民勤劳与智慧的产物。随着科技的进步,陶瓷的性能与工艺发生了翻天覆地的变化。荥经黑砂传统的技艺如何适应工业化发展,荥经黑砂的文化传承与时代特征如何协调,成为众多研究者面对的难题。本文基于荥经黑砂陶瓷的原料组成及成分特点,提出了发展高热稳定性烹调用餐炊具产品的三条技术路线,为荥经黑砂的创新发展与传承保护提供新的参考思路。

医药包装用玻璃材料的研究进展

百余年来,硼硅酸盐玻璃一直是全球药物包装的首选材料。随着现代医药产业的不断发展,新型药物层出不穷,硼硅酸盐玻璃在药物包装储存过程中的安全问题也日益凸显。在与药液尤其是碱性药液的长期接触过程中,硼硅酸盐玻璃仍存在脱片、颗粒物生成、药物失效等方面的风险,其化学稳定性尤其是耐碱性还有待进一步提高。新冠疫情在全球的蔓延进一步加快了世界各国对高品质硼硅酸盐玻璃以及新型医药包装玻璃的研发和生产。就国内外市场流通的硼硅酸盐医药包装玻璃的分类,各类商用硼硅酸盐玻璃的应用领域及代表性配方,制备高品质硼硅酸盐玻璃的关键工艺,硼硅酸盐玻璃组成-结构-性能之间的依存关系,以及新型铝硅酸盐医药包装玻璃的组成及性能特点等方面进行了较系统的总结。

云母微晶玻璃的切削性能评价及其强度提升研究

微晶玻璃是由特定组成的基础玻璃进行热处理得到具有致密微晶相和玻璃相的多晶复合材料,大量微小晶体和玻璃相赋予微晶玻璃特殊性能和优异的力学性能,因而微晶玻璃比玻璃材料具备更加优异的综合性能。其中,云母微晶玻璃除拥有一般微晶玻璃具有的优异性能,还具有独特的可切削特点,使其在生物医学、航天工程、化工及电子器件等领域得到了广泛的应用。先介绍了云母微晶玻璃结构组成、分类及制备工艺,并归纳了云母微晶玻璃切削性测试方法;然后,对云母微晶玻璃强度提升方法进行了阐述说明;最后,对云母微晶玻璃的发展趋势进行了总结。

高水平放射性废物固化用磷酸盐玻璃的研究进展

高水平放射性废物的玻璃固化是利用化学稳定性、热稳定性和抗辐照稳定性好且废物包容量高的玻璃基质来将其固化,从而实现高放废物的长期、高效、安全处置。磷酸盐玻璃具有熔融温度低、熔体流动性好、均化时间短、对一些放射性废物的溶解度高等优点,可弥补已工业化应用的硼硅酸盐玻璃固化基质的不足,用于这些高放废物的安全固化。本文综述了磷酸盐玻璃基质在高放废物固化方面的研究进展。主要论述了磷酸盐玻璃用于固化高放废物的优势与不足;总结了目前已用于或可用于安全固化高放废物的磷酸盐玻璃基质;归纳了模拟高放废物磷酸盐玻璃固化体的组成、制备及性能;展望了未来研究的发展方向。

莫来石晶须生长机理及研究进展

莫来石晶须因在陶瓷基复合材料中的增韧补强作用而备受关注,已成为近年来的研究热点之一。但目前国内外对莫来石晶须的开发还处于实验室阶段,尚未能大规模生产及应用推广。本文根据国内外文献,简要介绍了催化法、矿物分解法、液相反应法、熔盐法和高能球磨法制备莫来石晶须的特点,并阐述了晶须的生长机理,旨在为其将来工业化生产提供前期的研究基础与参考。

南宋官窑与龙泉哥窑瓷胎的对比分析

明代《遵生八笺》一文中提到"官窑品格大率与哥窑相同",近年来,随着杭州与龙泉两地出土考古资料不断丰富,南宋官窑与龙泉哥窑因外观特征相近而成为了当前古陶瓷界的研究热点之一。为更好区分两地青瓷,本文通过能量色散X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等仪器设备对杭州郊坛下南宋官窑和龙泉大窑、溪口瓦窑垟特征瓷片的瓷胎进行测试表征,对比分析两地瓷胎在原料选取、化学组成、制瓷工艺与外观特征、显微结构、物理性能之间的异同点。结果表明,化学组成上南宋官窑瓷胎的Fe_(2)O_(3)低于龙泉哥窑,但由于南宋官窑中存在一定量的TiO_(2)与Fe_(2)O_(3)混合呈色,使得两者瓷胎颜色相近;此外,南宋官窑与龙泉哥窑瓷胎相比,胎质较为疏松且组成上呈现高硅低铝的特点。

基于专利分析的微晶玻璃技术发展态势研究

微晶玻璃具有良好的力学、热学、化学、电磁、光学及生物性能,在化学化工、建筑材料、航空航天、生物医学、节能环保等领域得到了广泛应用。本文依托IncoPat专利信息检索与分析系统,对全球36599件微晶玻璃专利从申请趋势、地域分布及中、美、德、日在华专利类型、创新主体和技术构成等维度进行分析,对科研人员和相关职能部门准确把握该领域的专利申请现状、识别研究热点、研判未来发展趋势有重要借鉴意义。

低热膨胀系数堇青石微晶玻璃的制备

采用传统熔体冷却法制备了Mg O-A1_2O_3-Si O_2玻璃,并通过热处理进一步获得了堇青石基微晶玻璃。探索了Zr O_2/Ti O_2复合成核剂及热处理制度对微晶玻璃析晶性能及热膨胀系数的影响规律。结果表明,Mg O-A1_2O_3-Si O_2体系有较强的表面析晶倾向,晶核剂的加入能降低析晶温度,同时有利于诱导样品发生均匀析晶,并能促进低温型堇青石相向膨胀系数更低的高温型堇青石相转变,有利于降低堇青石微晶玻璃材料的膨胀系数。在复合晶核剂作用下,当析晶温度为1050℃,保温时间为60 min时,可获得最低热膨胀系数为1.03×10^(-6)/℃的堇青石微晶玻璃材料。

基于专利分析的陶瓷膜技术发展态势研究

依托IncoPat专利信息检索与分析系统,对1985-2019年国家知识产权局专利局公开(公告)的13254件陶瓷膜专利从申请趋势、地域分布、申请类型、法律状态、主要申请人和技术构成等维度进行分析。研究表明:我国陶瓷膜技术研发势头强劲,申请量总体呈明显上升态势;但实用新型和失效专利占比较大,专利质量和管理水平有待提高;日本、美国等国高度重视在华专利布局,申请了大批专利;中国国内申请主要集中在经济较发达的省市以及高校科研院所或陶瓷膜企业较为密集的省市;国内创新主体为高校和科研院所,而国外尤其日本创新主体为企业。笔者建议完善并实施陶瓷膜专利战略,深化产学研用合作,加强陶瓷膜在生物医药与节能环保领域的应用研究,研发有利于产业化、商业化的陶瓷膜产品。

透明陶瓷在固态照明中的应用进展

透明陶瓷相较于单晶,制备工艺简单、生产成本较低;而与玻璃相比,又具有散热性能好、转化效率高、色彩易调节等优点,因此,透明陶瓷被认为是下一代固态照明领域的重要材料。目前,用于固态照明的主要材料是铈掺杂钇铝石榴石,同时也包括其他氧化物(如尖晶石等)和氟化物(如萤石)。本文首先对照明器件的类型进行简单的介绍,然后从透明陶瓷发光性能的影响因素出发,分析了离子掺杂种类及浓度、样品厚度、第二相等因素对固态照明参数的影响情况,并对透明陶瓷荧光材料的发展趋势进行简单的分析和展望。

烧成工艺对Fe2O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系多彩釉料呈色及显微结构的影响

以红土为主要原料,添加适量钾长石、方解石、滑石、石英和氧化铁,制备日用陶瓷用铁系釉,研究了烧成工艺对釉料呈色和显微结构的影响。采用XRD、Raman、SEM和EDS等测试手段对铁系釉的物相组成、显微结构、微区化学组成等进行了表征。研究结果表明,在还原气氛作用下烧成的釉面主要呈黑色,由于分相和析晶的共同作用,在釉面中形成大量直径约2 mm的棕色斑点;随着还原处理次数的增加,棕色斑点向银色转变。通过烧成后的急冷工艺可使釉面在光照下呈现蓝-紫-黄-绿等多彩颜色,赋予釉面绚丽的视觉效果,该工艺可广泛应用于日用陶瓷及艺术陶瓷用色釉料。

宽带激发BaBi_(2)(MoO_(4))_(4):Eu^(3+)荧光粉的制备与发光性能

Eu^(3+)激活红色荧光粉由于光吸收较弱从而限制了其应用,虽然在BaBi_(2)(MoO_(4))_(4):Eu^(3+)荧光粉中实现了宽带激发的目的,但是对其结构及其发光机理还需进一步研究,同时还需进一步提高其光吸收强度。为此,采用固相法在不同的温度下制备了BaBi_(2)(MoO_(4))_(4):Eu^(3+)红色荧光粉,通过掺杂Sr^(2+)离子和Y^(3+)离子探讨结构变化和Bi^(3+)离子的分布对BaBi_(2)(Mo O_(4))_(4):Eu^(3+)发光性能的影响。结果表明:当煅烧温度为750℃时,在不同近紫外光激发下基本上可以获得最强发光;添加Sr^(2+)离子会导致其结构发生转变;添加Y^(3+)离子后,改变了Bi^(3+)离子分布形式,进一步提高了激发强度,但是Y^(3+)离子浓度过高时,激发强度反而会降低。以上结果对于理解Bi^(3+)离子在Eu^(3+)激活红色荧光粉中的作用机制具有较大的借鉴作用。

高硬度透明微晶玻璃的研究进展与应用

微晶玻璃是一种由基础玻璃经可控热处理而得到的具有一定晶相含量及部分残余玻璃相的新型材料,与相同组成的陶瓷材料具有类似的显微结构,但由于微晶玻璃在制备过程中很容易实现零气孔和全致密,因而微晶玻璃可获得比陶瓷更为优异的综合性能。大部分微晶玻璃析晶后均为不透明状态,通过控制晶体尺寸及含量,或通过组成设计对析出晶体的折射率进行调节,部分体系的微晶玻璃可实现半透明甚至高透明。由于透明微晶玻璃既具有玻璃在成型和光学性能方面的优势,又具有陶瓷在机械性能和稳定性等方面的优点,因而在军事、工业生产、生物技术、日常生活等领域得到了广泛的应用。系统介绍了微晶玻璃的透明机理、组成体系及制备工艺,并对Li_(2)O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)、MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)、ZnO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)等体系透明微晶玻璃研究进展及应用现状进行了深入讨论。

高锶高碱含量模拟高放废物铁磷酸盐玻璃固化体的结构和性能

在S1高锶高碱含量模拟废物铁磷酸盐玻璃固化体的基础上,采用不同氧化物分别取代S1固化体中2mol%的Fe2O3,制备得到6个废物包容量为30.6-34.7wt.%的玻璃固化体。根据取代氧化物的不同,将6个玻璃固化体分别标记为S2(PbO)、S3(Cr2O3)、S4(La2O3)、S5(CeO2)、S6(Bi2O3)、S7(B2O3)。其中,S1固化体和高锶高碱含量模拟高放废物的摩尔百分比组成分别为38模拟高放废物-17Fe2O3-45P2O5和52.42SrO-31.45K2O-13.10Na2O-1.31Al2O3-1.31MoO3-0.41Fe2O3。论文研究了上述氧化物取代对固化体结构和性能的影响。采用红外光谱(IR),X射线衍射(XRD),差示扫描量热分析(DSC),热膨胀(TEC)研究了固化体的结构和热稳定性。将固化体分别浸泡于6 M的HCl溶液和90℃水中测定其在酸和水中的侵蚀速率DRAcid和DRWater。研究结果表明,2mol%B2O3和La2O3取代S1中的Fe2O3能显著提高固化体的化学稳定性和热稳定性,所制备的玻璃固化体的废物包容量高并且化学稳定性优于文献报道的绝大多数高放废物硼硅酸盐玻璃固化体,其中S4和S7固化体的化学稳定性甚至可与二元铁磷酸盐玻璃中化学稳定性最高的F40(40Fe2O3-60P2O5)玻璃相媲美。

棕色兔毫天目釉的制备及其形成机理

以钾长石、钠长石、滑石、方解石、石英、牛骨灰和Fe3O4等为主要原料,采用浸釉法施釉,在氧化气氛下烧成棕色兔毫天目釉。分别研究了CaO含量和烧结温度对棕色兔毫天目釉条纹形貌的影响。采用XRD、OM、SEM、TEM、EDS和Raman等测试手段分别对釉的物相组成、显微结构和微区成分进行了表征。研究结果表明,当CaO含量为10%,经1300℃烧成得到棕色兔毫天目釉;在无定型态釉中分布了大量直径约为50 nm的Fe_(2)O_(3)纳米晶;富铁处的釉料黏度小、比重大,在重力作用下先出现流动,因黏滞流动而带动贫铁相流动,从而形成兔毫流纹。在黑色底釉上形成棕色兔毫天目釉缘于氧化铁本身着色与纳米晶结构色的协同效应。

白光LD用MgO-BaO-SiO_(2)(Ce:YAG)玻璃的制备与发光性能

蓝色激光二极管(Laser Diode,LD)结合荧光转换材料能实现白色发光而被认为是下一代照明光源。目前,荧光粉加有机硅胶的封装模式由于热导率低而存在“效率骤降”,制约了高功率照明光源的发展。本研究以MgO-BaO-SiO_(2)玻璃为基质,添加商用Ce:YAG荧光粉,经低温烧结制得荧光玻璃,并将荧光玻璃与450 nm LD蓝光芯片耦合成电子器件。研究了Ce:YAG掺量对荧光玻璃物相组成及显微结构的影响,讨论了荧光玻璃及LD模块的发光性能。研究表明,所组装LD器件的光效达到125.31 lm·W^(−1)、色温达到5286 K,色坐标为(0.33,0.33),适用于蓝光LD激发产生白光的应用。

聚氨酯泡沫转化法制备多孔生物活性陶瓷

采用溶胶-凝胶法制备了生物陶瓷基体粉料,添加自制助熔剂、聚乙烯醇(PVA)、羧乙基纤维素、正丁醇等制成水基浆料。将经水解和表面改性预处理后的聚氨酯泡沫浸渍于浆料中,排除多余浆料后进行干燥和高温烧成处理,获得生物活性陶瓷。实验研究了PVA含量、自制助熔剂含量及烧成温度等因素对试样孔隙率及抗折强度的影响﹔并通过扫描电子显微镜(SEM)分析试样的孔隙结构﹔通过配置模拟体液(SBF)进行试样的生物活性测试,采用X射线衍射(XRD)分析样品矿化前后物相的变化。实验结果表明,添加30wt%助熔剂、0.76 wt.%PVA的样品在烧成温度为1000℃时可以制备出综合性能较好的多孔生物活性陶瓷,其孔隙率为81.35%、抗折强度为2.75MPa。