高应变点特种玻璃的成分优化研究

电子显示产品、高温仪表、薄膜太阳能电池等行业迫切需求高应变点玻璃。本文以中铝玻璃为基础,确定了高应变点玻璃的成分;用高温熔融法制得了高应变点玻璃,并得到了制备过程中的工艺参数;对玻璃的热学性能进行了测试,分析了玻璃中Al2O3和SrO对其热学性能的影响。

Li_(2)O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系微晶玻璃的研究进展

Li_(2)O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(LAS)系微晶玻璃由于具有热膨胀系数低、透明度高、力学性能优良等特点,被广泛应用于国防、建筑、化工、生物医药等多个领域,近年来受到研究者的广泛关注。本文综述了LAS系微晶玻璃的研究现状,介绍了LAS晶相体系及相关玻璃产品,对比分析了LAS系微晶玻璃各制备工艺的特点,并讨论了LAS系微晶玻璃晶核剂的种类及成核机理,最后总结了LAS系微晶玻璃性能、应用以及相应表征技术和测试手段,并指出了LAS系微晶玻璃存在的问题及未来的发展方向。

m(ZnO)/m(B_(2)O_(3))质量比对低熔点封接玻璃Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-ZnO结构、性能与润湿性的影响

针对真空玻璃封接的性能要求,本文采用高温熔融法制备了一种针对真空玻璃封接的铋系非晶无铅玻璃粉,通过高温X射线衍射、粉末X射线衍射、拉曼光谱、差式扫描量热仪、热膨胀测试和扫描电子显微镜等测试方法,研究了m(ZnO)/m(B_(2)O_(3))质量比对Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-ZnO玻璃的网络结构、特征温度、热膨胀系数和封接温度的影响。结果表明,增加m(ZnO)/m(B_(2)O_(3))质量比可促进锌氧多面体由[ZnO_(4)]向[ZnO_(6)]转变,导致热膨胀系数降低,特征温度升高。当m(Bi_(2)O_(3))∶m(B_(2)O_(3))∶m(ZnO)质量比为80∶7∶13,玻璃具有较低的玻璃化转变温度T_(g)(371℃)和膨胀软化温度T_(f)(401℃),热膨胀系数为9.3×10^(-6)℃^(-1),封接温度为450℃,可满足真空玻璃封接对低熔点封接玻璃粉的要求。

基于团簇加连接原子模型的一种工业微晶玻璃成分优化初探

本团队提出的团簇加连接原子模型从结构根源上揭示了硅酸盐玻璃的成分载体,即硅酸盐玻璃的成分式由总数为16个的三价单元{M_(2)O_(3)}和四价单元{Si_(2)O_(4)}构成。本工作引入该模型,对一种工业微晶玻璃MT3A进行了成分优化,并进行玻璃制备和晶化,最后对样品进行结构和性能表征。在获得的新的透明微晶玻璃中,MT3C的透过率为89%,抗弯强度和硬度分别为155 MPa和652 HV;MT3D的透过率为92%,抗弯强度和硬度分别为134 MPa和655 HV。

刻蚀法制备高透过率防眩高铝玻璃

目的采用刻蚀法制备了具有高透过率的高铝玻璃,分析刻蚀时间对玻璃表面形貌和性能的影响。方法将经过HF(2.3 mol/L)溶液酸洗10 min后的玻璃样品清洗烘干,然后放入H_(2)SO_(4)(0.1 mol/L)、HCl(0.4mol/L)、Na_(2)SiF_(6)(0.02mol/L)的混合溶液中进行不同时间的表面刻蚀处理,形成了超表面凹坑结构,这种结构使部分光线经过有限次数的反射和折射后成为透射光的一部分,这种凹坑结构也相当于在空气和玻璃之间增加了一个具有梯度折射率的介质层,从而减少反射率、增加透过率。通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线能谱仪(EDS)、紫外可见近红外分光光度计等仪器,对刻蚀前后玻璃的表面进行分析研究。结果随着刻蚀时间的延长,蚀坑的直径逐渐增大,同时致密度也在逐渐增加直至相互融合,而坑深先增大后减小。可见光波长范围内的平均透过率先增加后降低,反射率先降低后增加,且透过率均大于玻璃原片,反射率均小于玻璃原片。刻蚀前后玻璃成分基本不变,铅笔硬度达到9H。结论刻蚀后,在玻璃表面形成超表面凹坑结构,当刻蚀时间为20 min时,蚀坑直径达到2.5~5.0μm,深度达到927.2 nm左右,平均透过率达到95.95%,平均反射率达到4.01%。

Na_(2)O-CaO-SiO_(2)平板玻璃减反射功能化研究

随着光伏产业的高速发展,与之配套使用的减反射玻璃重新进入了研究者们的视野。本文采用湿化学二步刻蚀法制备了具有减反射性能的Na_(2)O-CaO-SiO_(2)平板玻璃,采用分光光度计、扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线能谱仪等测试样品的透过率、表面形貌和断面膜层厚度、表面化学成分、耐酸性和硬度,研究了反应温度和反应时间、玻璃膜层结构与透过率的关系。通过使用弱碱性的混合盐溶液对Na_(2)O-CaO-SiO_(2)玻璃表面进行化学刻蚀,使玻璃表面Si—O键断裂,在玻璃表面形成纳米膜层结构,当膜层厚度达到一定厚度时,一定波长的光在玻璃表面发生相消干涉,透过率最高可达到97.8%,刻蚀前后玻璃成分基本无变化,铅笔硬度达到3H。

自增韧锌尖晶石-透辉石微晶玻璃力学性能的研究

本文以SiO2、Al2O3、ZnO、CaO、MgO为主要原料制备锌尖晶石-透辉石体系微晶玻璃,利用自增韧技术提高了该体系微晶玻璃的力学性能。采用正交试验研究各热处理工艺参数对该体系微晶玻璃力学性能的影响,探究了微晶玻璃的晶相比例、微观形貌与其力学性能之间的关系。结果表明,提高透辉石相比例可显著提高微晶玻璃断裂韧性,但比例过高则会降低微晶玻璃抗弯强度,因此制备高韧性、高抗弯强度的微晶玻璃时需要柱状晶体交错和粒状晶体填充其间隙,起到协同强化的作用。基础玻璃经750℃保温2 h+810℃保温2 h+880℃保温2 h+950℃保温2 h后,微晶玻璃断裂韧性达5.1 MPa·m^(1/2),抗弯强度达255 MPa,维氏硬度为8.3 GPa。

低介电高硼硅酸盐玻璃的性能研究

以硼硅酸盐玻璃为基础玻璃系统,研究了超高硼含量区间,硼硅酸盐玻璃结构和性能的变化规律。通过红外光谱分析了硼硅酸盐玻璃在不同B2O3含量的情况下的结构变化,测试了玻璃的热膨胀系数、转变温度、软化温度和高温粘度。研究结果表明,高硼玻璃难以析晶;随着B2O3含量的增加,玻璃结构中[BO4]、[BO3]数量增多,其中以[BO3]为主;玻璃的热膨胀系数呈现出S型变化,转变温度和软化温度都逐渐减小;介电常数与介电损耗都出现极小值,过量的B2O3会起到反作用;此外B2O3起到降低高温粘度的作用,但降低作用有限。

锑掺杂钒磷封接玻璃的析晶稳定性研究

以80V_2O_5-20P_2O_5-xSb_2O_3(x=0,1,3,5mol%)系统玻璃为研究对象,对其进行红外吸收光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和固体静态核磁共振测试,研究玻璃的网络结构,分析钒磷玻璃中掺杂锑后析晶稳定性提高的机理.结果表明:钒磷系封接玻璃中加入少量的Sb_2O_3后,玻璃网络结构中桥氧比例增加,非桥氧比例下降;同时V^(4+)/V^(5+)增加,这两点原因导致形成V_2O_5晶相所需的V=O键大幅断裂,抑制了该晶相的生成.Sb_2O_3的引入,破坏了网络平衡态的结构,使(VO_3)_n单链逐渐转化为(V_2O_8)n锯齿状链,玻璃结构更加紧密,难以析晶,析晶稳定性提高.

浮法玻璃用复合澄清剂的HTMOS研究

针对钠钙硅平板玻璃,借助高温熔化原位观测和记录系统(HTMOS),探索了多元复合澄清剂对玻璃熔体中气泡的产生、长大和排除过程的影响,主要研究结果:借助HTMOS装置,我们原位观测到了Na_2SO_4与C、CeO_2复合后的梯级澄清效果。通过高温熔化观测系统,可知单独加入Na_2SO_4和单独加入CeO_2的玻璃中剩余气泡远少于不加入澄清剂的玻璃;而多元复合澄清剂C+Na_2SO_4+CeO_2的使用在达到了梯级澄清的效果同时降低了澄清的起始温度,有利于玻璃熔制温度的降低和熔制时间的减少。

高碱铝硅酸盐玻璃的研究综述

高碱铝硅酸盐玻璃是一种含铝量高且含碱量也高、并适合于化学强化的高强度玻璃。综合概述了高碱铝硅酸盐玻璃的基本成分、关键生产技术及强化处理,并简单介绍了其应用领域。

热处理对离子交换高碱铝硅酸盐玻璃性能的影响

将离子交换高碱铝硅酸盐玻璃在340-460℃热处理1h，研究热处理对离子交换玻璃性能的影响。测试了热处理后玻璃的表面应力、应力层深度、强度和硬度。结果表明：随着热处理温度的升高，玻璃的表面应力及强度明显下降，应力层深度有所增加，而硬度略微下降。

电子触摸屏盖板玻璃及其团簇结构

随着科技的发展,人们的日常生活被各种电子设备所包围,我们的学习、阅读、购物、获取信息都离不开大大小小的“屏”(见图1),每个人每天可能会在“屏”上进行成百上千次操作,因此,人们非常希望触摸屏能经久耐用不易损伤,这就对触摸屏最外层(保护层)的盖板玻璃的性能提出了更高的要求。

高铝硅酸盐玻璃的红外、拉曼光谱分析

实验室制备高铝硅酸盐玻璃,利用红外光谱、拉曼光谱对玻璃结构进行表征。结果表明样品玻璃的骨架主要由硅氧四面体[Si O4]连接而成。铝氧四面体[Al O4]也参与成网,与[Si O4]相连使断网变得完整。铝氧八面体[Al O6]与其他离子或基团处于网络空隙里,作为网络外体游离在网络之间。随着样品中Al2O3含量的增多,玻璃中桥氧的数目在增加,非桥氧的数目在减少。

氧化物玻璃中的类分子结构单元

本文引入团簇加连接原子模型来解析硅酸盐玻璃相关氧化物的结构,并给出了这些氧化物的最小结构单元——类分子结构单元.参与网络形成体的氧化物主要以三角形或者四面体的配位体形式存在,构建玻璃的三维网络状骨架.如基础的网络形成体SiO2,其类分子结构单元团簇式是为[Si-O4]Si,含有的价电子数为32,形成四面体网络.中间体以同时形成八面体和四面体为特征,网络外体则以立方体和八面体为主.经证实,这些类分子结构单元无一例外,均满足八电子规则(即每个结构单元所含的价电子总数为8的整数倍),具有分子的属性.玻璃中氧化物类分子结构单元概念的提出,将为后续的玻璃成分设计工作打下基础.

不同澄清剂对高铝硅玻璃的澄清作用

本研究使用CelSian高温观测系统,对高铝硅酸盐玻璃的澄清过程进行了深入的分析;研究了澄清剂的种类和含量对澄清过程中气泡运动、气体吸收的影响。研究表明:对于不同种类的澄清剂而言,气泡逸出速率均会随澄清剂用量的增加而增大;而SnO_2的用量增加会使玻璃液对气泡的吸收率增大,NaCl和Na_2SO_4的作用则与SnO_2相反。澄清剂通过影响气泡的逸出和吸收,进而影响最终澄清效果。

CeO_2/Pr_2O_3掺杂SrO-CaO-Al_2O_3-SiO_2-B_2O_3系统封接玻璃的研究

制备掺杂稀土氧化物CeO_2和Pr_2O_3的SrO-CaO-Al_2O_3-SiO_2-B_2O_3系统封接玻璃,通过差热分析、X-射线衍射分析、SEM分析、流动性测试和热膨胀系数测试对玻璃的性质进行了研究。发现Pr_2O_3掺杂玻璃和CeO_2掺杂玻璃相比,Pr_2O_3掺杂玻璃具有较高的玻璃转变温度(T_g)和较低的热膨胀系数,玻璃网络结构更致密。对掺杂后的两组玻璃试样和SUS430不锈钢分别进行封接,在SEM下观察到界面结合紧密。掺杂CeO_2的封接玻璃与不锈钢结合更好,界面无裂纹和孔洞。

氟硅碱钙石微晶玻璃快速微晶化机理研究

以34.8SiO_2、15.0 CaF_2、13.6 CaO、9.4 Na_2O、1.4 K_2O、3.5 ZnO、4.7 TiO_2(重量百分比)组成玻璃为基础制备具有快速微晶化特性的R_2O-CaO-SiO_2-F系微晶玻璃。采用差热分析(DTA)技术、X射线衍射(XRD)技术、场发射扫描电镜(FESEM)研究了微晶玻璃分相的成因、分相对析晶的影响和作用规律、机理。XRD分析得出微晶玻璃中的晶相为硬硅钙石、氟化钙和氟硅碱钙石,证实低温放热峰为分相峰。分相峰温度为611℃,析晶峰温度为725℃。分相处理降低了析晶活化能,从而缩短了析晶的时间。扫描电镜观察到玻璃样品的分相微观形貌为花瓣状,析出的晶粒的形貌为堆叠在一起的小球颗粒,并连通在一起为"蠕虫"状。说明分相使结晶成分偏聚于某一相,有利于基础玻璃的快速析晶;析晶过程是在分相基础上,球形相的有序化和聚集生长。

高硼硅玻璃薄膜的磁控溅射沉积及性能研究

本文采用射频磁控溅射法,以高硼硅玻璃为靶材,在高硼硅玻璃基底上制备高硼硅玻璃薄膜。探讨磁控溅射法与熔融法制得的高硼硅玻璃的性能差异,研究磁控溅射功率对高硼硅玻璃薄膜质量的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、台阶仪、紫外可见(UV-Vis)分光光度计和纳米压痕仪器等对薄膜的物相结构、成分、沉积速率、透光率,以及纳米硬度和杨氏模量进行表征与分析。结果表明:本实验所制备的高硼硅玻璃薄膜为非晶态结构;当工作气压为0.6 Pa时,薄膜的沉积速率随溅射功率上升不断增加;对比不同溅射功率下的透光率,发现高硼硅玻璃薄膜对基体的透光性影响较小,当溅射功率为150 W,可见光透光率损失仅为2%;不同溅射功率下获得薄膜的纳米硬度和杨氏模量随溅射功率先增大后减小,在120 W时达到最大峰值,相较于原玻璃基底分别提升3%和3.5%。

高铝硅酸盐玻璃的复合澄清剂研究

通过高温观测系统,研究了澄清剂SnO_2、CeO_2和Na_2SO_4在高铝硅酸盐系统中的作用温度,并根据高温观测研究结果选用两组复合澄清剂进行对比,讨论了复合澄清剂对澄清效果的影响,分析了玻璃澄清过程中气泡数量和尺寸的变化规律。结果显示:三种澄清剂在高铝玻璃中的作用温度均略低于普通钠钙硅,采用SnO_2和Na_2SO_4作为复合澄清剂时形成的梯度澄清比SnO_2和CeO_2组合形成的协同澄清作用更明显,澄清效果良好。