超低膨胀玻璃的发展及应用

超低膨胀玻璃在室温区间下具有近零的热膨胀系数,作为天文望远镜反射镜、精密光路系统的光学元件、激光陀螺仪谐振腔体等部件在空间光学、精密测量、光刻等领域发挥重要作用。通过介绍国内外超低膨胀玻璃的发展历程,系统阐述了超低膨胀微晶玻璃、超低膨胀合成石英玻璃的结构、性能与制备方法及其应用场景,为超低膨胀玻璃的研究发展提供了参考。

超低膨胀合成石英玻璃关键制造工艺研究

超低膨胀石英玻璃在室温区间下具有近零的热膨胀系数,常作为精密光路系统的反射镜、激光谐振腔体等部件应用于天基太空望远镜、半导体光刻设备用光学元件、原子钟等领域,在航空航天、精密测量等领域具有重要作用。本研究使用四氯化硅和四氯化钛为原料,采用化学气相沉积(CVD)法将二氧化钛均匀掺入石英玻璃基体中实现精确控制掺杂含量,制备出的超低膨胀石英玻璃在室温区间下具有近零的热膨胀系数,零膨点温度区域可控,热膨胀系数(0~35℃)小于0±20×10^(-9)/℃,达到国内先进水平,对制备超低膨胀系数石英玻璃具有积极的意义。

精密模压模具用类金刚石薄膜表面失效与恢复

为了研究精密模压模具用类金刚石(DLC)薄膜的表面失效过程,探索恢复失效薄膜表面性能的方法,用磁过滤阴极电弧设备在硬质合金模具上制备无氢类金刚石ta-C薄膜,在精密模压机上使用该模具对玻璃开展模压。通过拉曼光谱检测经历不同次数模压薄膜结构变化情况,使用维氏硬度计、白光干涉仪检测模压前和多轮模压后ta-C薄膜的表面状态差异,从而评价薄膜在精密模压过程中的失效方式。结果表明:随着模压次数的增加,ta-C薄膜拉曼特征峰比值I_(D)/I_(G)从0.66上升到超过2.67,发生四面体配位sp^(3)向三配位键合结构sp^(2)的相转变。ta-C薄膜的硬度经模压后下降了15.5%,表面粗糙度由0.6 nm增大到25.8 nm,且膜层的整体均匀性下降。薄膜失效异常位置分析揭示了相转变主要发生在薄膜外表面,薄膜内部结构在模压过程中仍保持相对稳定,通过氧离子刻蚀可以使模压后的ta-C薄膜表面状态恢复。