特种玻璃ppt课件.ppt

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1、2022/12/9,1,1.玻璃,1.1 什么是玻璃？ 玻璃是熔融、冷却、固化后的得到的非结晶无机物。是一种具有无规则结构的非晶态固体。 是来不及结晶的“液体”。,2022/12/9,2,无规则网络学说 微晶学说,玻璃结构,扎哈里亚森(Zachariasen)(1932年)和列别捷夫(.)(1921年),2022/12/9,3,1.2 特征 各向同性； 无固定熔点； 亚稳态； 变化可逆； 可变性（成分与性能依存性变化）。1.3 原料 主要原料：纯碱、石灰石、石英、硼砂、硼酸、芒硝、白云石、碳酸钡、铅丹等。 辅助原料：澄清剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂、加速剂等等。,2022/12/9,4,1.4

2、加工工艺 原料加工熔炼成型退火 压制法：玻璃毛坯、小型园盒、园片; 吹制法：瓶、罐、酒具; 拉制法：玻璃丝、管、棒、小薄片; 压延法：压花平板玻璃、摊薄玻璃; 浇注法：不规则玻璃毛坯、艺术玻璃; 烧结法：玻璃粉压坯烧结、微晶玻璃; 浮法：平板玻璃生产。,2022/12/9,5,玻璃的生产,2022/12/9,6,玻璃的生产,2022/12/9,7,玻璃的生产,2022/12/9,8,2. 特种玻璃,2.1 主要特点：（1）成分变化：a.从纯硅酸盐系统发展到硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、碲酸盐、铝酸盐、砷酸盐、铋酸盐、铅硅酸盐等非硅酸盐氧化物系统；b.从纯氧化物玻璃发展至卤化物、硫族化物、合金化合物等

3、非氧化物玻璃； c.不同类型玻璃混合而成的混合玻璃； d.纯无机化合物玻璃至有机-无机复合玻璃； f.从单纯成分至以元素周期表中大部分元素为成分的玻璃。,2022/12/9,9,（2）形状变化： 从传统的板、块状发展至薄膜、纤维，即从三维发展到二维、一维。还有纳米空心和实心玻璃微球等零维制品。,3M公司玻璃空心微珠,2022/12/9,10,（3）玻璃态变化： 从单一均质玻璃结构发展到分相玻璃、乳浊玻璃、微晶玻璃、泡沫玻璃、空气薄膜玻璃。 参与材料复合：金属玻璃、夹层玻璃、玻璃钢、玻纤增强水泥、微晶玻璃等。,2022/12/9,11,（4）功能变化： 从单纯的透光、包装材料发展成具有光、电、磁

4、和声等特性材料;玻璃本身也从单纯材料发展为元器件;生物玻璃甚至可以修补替代有机体。,2022/12/9,12,（5）制备工艺变化： 高温熔融法传统玻璃采用坩埚窑、池窑制备,特种玻璃发展为电、高频感应、高压真空、等离子火焰、激光等手段熔炼。还产生了气相合成、真空蒸发、溅射、CVD、MOCVD等气相沉积、双辊急冷、低温合成、高能射线辐照合成，溶液-凝胶等制备方法。,2022/12/9,13,2.2 特种玻璃的主要类型,光功能玻璃电功能玻璃磁功能玻机械功能玻璃,生物功能玻璃化学功能玻璃热功能玻璃,2022/12/9,14,3. 光学玻璃,基本特性要求：（1）特定光学常数和同批一致性（2）高度透明性（

5、3）高度均匀性（4）一定的化学稳定性（5）一定的耐热性质及机械性质,2022/12/9,15,光学玻璃分类,无色光学玻璃颜色滤光玻璃（滤色玻璃）原子技术玻璃（耐辐照玻璃及防护玻璃）红外光学玻璃,2022/12/9,16,3.1 无色光学玻璃,3.1.1基本概况钠钙硅酸盐玻璃 轻冕玻璃（钡、锌、硼、磷玻璃） 重冕玻璃 、火石玻璃（铅、铜、铋、镧） 冕牌玻璃(K)一般作凸透镜，火石玻璃(F)作凹透镜。依据折射率划分符号：ZK,QK,TK,BaK,ZBaF.,2022/12/9,17,3.1.2 几种常用的无色光学玻璃,2022/12/9,18,3.1.3 基本要求,（1）具有特定光学常数，一致性好

6、；（2）高度透明性，高度物化均匀性；（3）一定化学稳定性、耐热性和机械强度；（4）原料要求高，特别控制含铁量Fe2O30.005；（5）采用单坩埚间歇法和小池炉连续法，精炼用白金坩埚；（6）采用精密退火，退火速率最低0.2-1h。,2022/12/9,19,2022/12/9,20,3.1.4 评价指标,光吸收系数：用白光通过玻璃中每cm路程内的透过率T的自然对数负值表示 。 条纹度：条纹状包裹物。 折射率： ncd ，c、d分别表示光在真空和玻璃中传播速度。 n=nii ni 为组分i 折射率、i为组分摩尔数色散：折射率随波长改变的特性。光学均匀性和应力双折射 ：成分不均匀性或应力差异引起局

7、部折射率不一样，材质表征称为应力双折射， 换算成单位间距光程差(nm/cm)。,2022/12/9,21,3.2 颜色滤光玻璃（滤色玻璃）,3.2.1 定义及用途 对光谱具有选择吸收（或能透射）各种颜色的光学玻璃称为颜色滤光玻璃。由于吸收某波长，透过光则呈现所吸收波长的补色，又称为颜色玻璃或有色玻璃。 用于光学仪器中作为滤色元件，形成单色光用于某些仪器，滤去其它光波对仪器的干扰。,2022/12/9,22,2022/12/9,23,3.2.2 分类,（1）按光谱性能分：截止型颜色滤光玻璃选择吸收性滤光玻璃中性暗型滤光玻璃（在400一700 nm光谱范围内有较均匀吸收的滤光玻璃）,2022/12

8、/9,24,（2）按着色剂分：,离子着色（Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co 、Ni、Ce、Pr、Nd等。）胶体着色（ Cu、Ag、Au、Pt；非金属元素S、Se、Te；化合物CdS、FeS、Sb2S2等。 ）半导体着色（CdS和CdSe混合着色）,2022/12/9,25,3.3 原子技术玻璃,玻璃的辐照着色 定义： 普通光学玻璃经过相当剂量的辐射作用后，都明显变暗，而较高剂量的高能辐射还能够使玻璃变成完全不透明 。,2022/12/9,26,机理：物质吸收辐射能量后，产生电离，释出的电子与结构中的正空位复合，形成了F型色心(正电荷又可被负空位捕获，形成V型色心)。因为被色心束缚的电子或空位都

9、具有一定的能带结构，其能级间距相当于可见光的光量子能，因此它们在可见光照射下会呈现出颜色。由于玻璃中存在着各种各样的缺陷，因此经辐照后，就会形成各类色心。,2022/12/9,27,3.3.1 耐辐射光学玻璃,（1）定义： 是特殊的无色光学玻璃，耐较高剂量的射线和射线，不会在可见光波段产生色心。 能够改善玻璃辐照稳定性的离子有： Ce4+、cr3+、Mn4+、As5+、Sb5+、Fe3+以及其它的多价离子，这些离子通常称为抑制剂(或稳定剂)。,2022/12/9,28,含有Ce02的耐辐射光学玻璃在受到高能辐射作用后： Ce4+十eCe3+ Ce4+和Ce3+的光谱吸收带均在紫外波段，即铈离子

10、的任何价态的氧化物在可见光区域都没有吸收峰，因而不致影响玻璃的着色。,（2）耐辐照机理（以CeO2为例）：,2022/12/9,29,3.3.2 防护玻璃,（1）定义： 具有能够防止X射线、射线、射线对人体产生危害的特殊玻璃材料。 （2）种类： PbO-CdO-SiO2：吸收射线、快、慢中子； PbO-Bi2O4- SiO2：较高吸收X射线、射线的能力； 84PbO22Ta2O514B2O3：吸收射线能力最大； BaO-PbO-B2O3：吸收射线、中子；等等。,2022/12/9,30,当射线穿过防护玻璃时内部产生光电效应，生成正负电子对，同时产生激发态和自由态电子，使射入的射线等的能量降低不

11、能透过，起到防护作用。,2022/12/9,31,2022/12/9,32,2022/12/9,33,3.4 红外光学玻璃,3.4.1 红外光学材料 能透过红外光线的光学材料称为红外光学材料，主要分为晶体类、玻璃类及热压多晶材料三大类。,能够制造红外探测、追踪及导航仪器。红外线技术的主要军事应用有红外夜视仪、红外侦察、摄影、跟踪和导弹制导等等 。如：高空红外摄影，反潜飞机等。,2022/12/9,34,3.4.2 玻璃类红外材料的特点,红外玻璃材料容易获得较高的光学均匀性，可用来制造光学要求高的大尺寸光学元件；玻璃类材料不会解理，因此，具有较高的机械、冲击强度和较大的表面硬度；大多数玻璃对大气

12、作用稳定。,2022/12/9,35,3.4.3 红外光学玻璃,（1）组成的设计 A. 化学键强度越小，离子间吸引力越小，红外透过波长越远。 玻璃生成体氧化物的化学键强度： BOPOSiOGeOAlOAsO B.玻璃的网络外体氧化物可采用原子序数大的重金属氧化物(如Bao、Pb0、Bi2O3等)作为红外玻璃的组成; C.为了提高阴离子的质量，发展了非氧化物红外玻璃。,2022/12/9,36,2022/12/9,37,（2）几种常见红外光学玻璃,a. 光学石英玻璃b. 铝酸钙玻璃c. 钡钛硅酸盐玻璃d. 高硅氧玻璃e. 碲酸盐玻璃f. 硫属化物玻璃（非氧化物）,2022/12/9,38,3.4

13、.4 石英光学玻璃,2022/12/9,39,4. 其 他 光 功 能 玻 璃,2022/12/9,40,4.1 激光玻璃,2022/12/9,41,普通灯光与激光的比较,2022/12/9,42,原理,碳原子示意图,2022/12/9,43,原子内电子的跃迁过程,2022/12/9,44,红宝石激光的示意图,2022/12/9,45,粒子数反转的状态,2022/12/9,46,低能量激光：以气体为激光介质，例如超市中常用的条形码扫描仪，就是用氦气和氖气作为激光介 质的；中能量激光：例如在课堂上用的激光指示器；高能量激光：一般用半导体作为激光介质，输出的功率可高达 500 mW。用于热核聚变实

14、验的激光可发射出时间极短但能量极高的激光脉冲，其脉冲功率竟可达1014 W！可产生达一亿度的高温，引发微粒状的氘-氚燃料进行热核聚变。,激光器分类,2022/12/9,47,4.1.1 激光玻璃特点(与激光晶体相比较),基质玻璃易于改变，成分可以在很大范围内变化，以获得不同性质的激光玻璃；玻璃中的结构缺陷对性质影响小，易获得各向同性、均匀的工作物质；易于制备，容易得到各种尺寸和形状；制造周期短，成本低，制备简单；光学质量容易得到保证。,2022/12/9,48,（1）激活离子发光机构必须有亚稳态，形成三级或四级能级机构；且亚稳态寿命长，使粒子数易于积累达到反转；（2）有合适的光谱性质；（3）基

15、质玻璃要有良好的透明度，对激光波长的吸收尽可能小，使光激发能量充分被激活离子吸收转化为激光；（4）有良好的光均匀性，避免光线通过玻璃后波面变形产生误差，使阈值升高，效率降低；（5）有良好的化学稳定性，良好的光照稳定性和一定的机械强度，失透性小。,4.1.2 激光玻璃需满足的条件,2022/12/9,49,（1）激光玻璃由基质玻璃掺入激活离子形成： 激光玻璃的各种物理化学性质主要由基质玻璃决定；激光玻璃的光谱性主要由激活离子决定；同时，基质玻璃通过配位体与激活离子的作用影响激活离子的吸收光谱。（2）激光玻璃的基质玻璃组成一般有硅酸盐、氟磷酸盐、磷酸盐玻璃等；激光玻璃的激活离子主要有稀土离子Nd3

16、+、Yb3+、Er3+、 Tm3+ 、Ho3+等。,4.1.3 激光玻璃的组成,2022/12/9,50,分光光度计光源单色性；激光定向与激光测距高度定向与相干性；激光核聚变、激光打孔、激光点焊、激光刀等能量密度极高；激光通讯配合光导纤维传输，等等。,4.1.4 激光玻璃的应用举例,2022/12/9,51,4.1.5 钕激光玻璃,钕玻璃是激光玻璃中最重要的玻璃、其辐射光谱与氙灯的辐射光谱非常一致，提高了光泵效率。 有实际应用价值的基质玻璃有硅酸盐（钡冕玻璃、钙冕玻璃及高弹性玻璃）、硼酸盐及磷酸盐系统。制造工艺解决三大问题： 制造大尺寸棒状玻璃；降低非活性吸收，有害杂质降到10-6质量分数以下

17、；避免结石等杂质，提高光学均匀性。（因此必须改善坩埚、耐火材料及搅拌桨等材质。）,2022/12/9,52,4.2 声光玻璃,4.2.1 声光效应 又称为弹光效应。在介质中有声波（或称为弹性波）场时，所通过的光波受到声波场的衍射而使其强度、相位及传播方向都被声波场所带行的信号调制的现象。,2022/12/9,53,简单： 声波通过介质时，会造成介质的局部压缩和伸长产生弹性应变。该应变随时间和空间作周期变化，使介质出现疏密相间的现象，如同光栅。当光通过这一受声波扰动的介质时，会发生衍射现象，称为声光效应。 声光效应就是研究光通过声波扰动的介质时发生散射或衍射的现象。衍射光的强度、频率、方向等都随

18、着超声波场而变化。,2022/12/9,54,声光偏转：其中衍射光偏转角随超声波频率的变化现象；声光调制：衍射光强度随超声波功率而变化的现象。,2022/12/9,55,声光器件是利用超声波在具有声光功能的透明材料中与激光束的相互作用来达到使激光束产生偏转或调制的目的。它具有能随机存取、元件结构简单、小型化、驱动功率小和成本低等特点。,4.2.2 声光器件,2022/12/9,56,应用举例,在实际器件中，声光器件是由压电换能器激发，声光互作用介质和压电换能器相结合即为声光器件。 通过改变超声波的频率和功率，可分别实现对激光束方向的控制和强度的调制。由这点我们可以很容易得出，它可以应用在声光调

19、制器件，声光偏转器件，声光调Q开关，可调谐滤光器等。,2022/12/9,57,4.2.3 声光玻璃（声光偏转玻璃）,特点： 由于长程无序的结构，声光衍射效率较高；但同时产生声子黏滞效应，因此声损耗高，频率受限，常引入钡、铅、碲、镧。主要品种： 熔石英玻璃（高光学质量、宽透光率大块材料） 各种重火石玻璃（高折射率，但透过率、均匀性较差） 硫系玻璃(As2S3 )（红外声光玻璃） 单质半导体玻璃 (碲酸盐玻璃),2022/12/9,58,性能要求,高声光衍射效率低光波损耗低声波损耗热稳定性,2022/12/9,59,4.3 磁光玻璃,磁光效应：介质在磁场作用下（磁场可以是介质本身固有磁场，也可以

20、是外加感生磁场）产生光学各向异性变化的物理效应（包括反射率、透射率、偏振等）。包括塞曼效应、磁光法拉第效应、科顿-穆顿效应和磁光克尔效应等。这些效应均起源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间的联系。,2022/12/9,60,法拉第效应(透明材料中)：一束偏振光通过透明玻璃，当沿通光方向施加磁场H，见右图，透过光波的偏振面就产生磁致偏转。旋转角度和传播距离长庹和通过方向磁场强度成正比。有非互易性(通常做光隔离器)。,2022/12/9,61,(法拉弟旋转玻璃)光隔离器,是一种光的单向传输器件，可以保障多级光学器件免受后级反馈光的干扰。 要求：高透过率、大的费尔德常数和稳定的工作特性。,2022/

21、12/9,62,光振动方向发生偏转的角度与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即VBl，比例系数V称为费尔德常数 。 偏转方向取决于介质性质和磁场方向 ，V 值还与波长和温度有关 。,2022/12/9,63,磁光克尔效应(不透明材料中)：一束偏振光在铁磁材表面反射后，产生反射的椭园偏振光，且偏振面旋转一个角度。磁光克尔效应依其磁化强度矢量与材料表面及入射面的相对关系，又分极向、纵向、横向克尔效应。,2022/12/9,64,极性磁光克尔效应：磁化向量垂直反射面，但与入射面平行；纵向磁光克尔效应：磁化向量和入射面及反射面同时平行；横向磁光克尔效应：磁化向量和入射面垂直，但平行于反射面

22、。 极向和纵向克尔磁光效应的磁致旋光都正比于磁化强度，一般极向的效应最强，纵向次之，横向则无明显的磁致旋光。 磁光克尔效应一般观察表面深度为10-20nm的磁畴，因此，最适合用于磁性薄膜磁性的研究。,2022/12/9,65,4.4 光致变色玻璃,4.4.1 定义 受蓝紫、紫外等短波长光或日光照射后，在可见光区产生光吸收而自动着色，着色深度随光照强弱而变，光照停止，可逆地自动恢复到初始透明态(又称光色玻璃)。 许多有机物、无机物都有此光致变色性能，但光色玻璃可以长时间反复变色而无疲劳现象（老化），且机械强度好，化学稳定性好，制备简单，可获得稳定且形状复杂的制品。,2022/12/9,66,4.

23、4.2 结构,原理：由于含有光辐照所致可逆的亚稳态色心。 一定波长激活辐射，玻璃生成色心即产生着色，激活辐射去除，色心破坏即褪色，激活-破坏(变暗-复明)往复循环而不疲劳。可逆的亚稳态色心与基质玻璃同相的，称同相（均相）光致变色玻璃；可逆的亚稳态色心与基质玻璃不同相的，称异相型光致变色玻璃。,2022/12/9,67,4.4.3 变色原理,无光照时，含卤化银的玻璃种微观晶体对光的散射极小，玻璃高度透明。 光照下，卤化银北从紫到蓝很宽的光照所激发，产生反应析出游离银原子核卤素原子。众多银原子由于散射而着色。 去除光照后，原子间发生可逆化学作用，形成卤化银，玻璃恢复透明。,2022/12/9,68

24、,玻璃基础组成：碱金属离子半径增加，吸收带峰值向长波区域漂移。卤化银种类：卤素原子序数增加，光吸收峰向长波区域移动。敏化剂：氧化亚铜（Cu2+,Cu1+）,4.4.4 影响光色互变性（变暗和复明）的因素：,2022/12/9,69,4.4.5 光致变色玻璃制作工艺,基础玻璃(变色组成、敏化剂)设计配合料一定气氛高温熔炼毛坯成形退火显色处理(银粒长大) 按产品要求进行精加工控制：末处理的光色玻璃(其中银颗粒5m)没有光色效应，热处理后(银颗粒在10-20 m)才有光色效应。 热处理温度在转变点与软化点间(Tg-Tf)，高于退火温度20-100需几分钟，较低温度处理需1-1.5小时，然后惯性降温，

25、过高温度会变形或乳浊。,2022/12/9,70,4.4.6 应用,自动调光玻璃（太阳镜；汽车、飞机建筑物等窗玻璃）激光器窗口玻璃航天器窗口玻璃图像记录、全息记录、光信息存储等黑板-光调谐笔紫外线计量计,2022/12/9,71,4.5 电致变色玻璃,4.5.1 定义： 电致变色玻璃(Smart Glass)，在电场作用下引起颜色变化的玻璃，这种变化是可逆的、连续可调的。,WO3 + xA+ + xe- = AxWO3 (0 x1) A为正离子（H，Li），产物为金属钨青铜，颜色来自不同晶格位置上的钨电子跃迁。,2022/12/9,72,4.5.2 特点及应用,在热致变色、光致变色以及电致变色

26、三种激励方式对制冷和照明所需能量来看，电致变色器件节能效果最佳。特点：响应慢，但寿命、记忆效应和循环次数上存在较大优势。可以用于：汽车玻璃调节光强； 建筑窗玻璃节能； 军用飞行器隐身； 等等。,2022/12/9,73,5. 其它特种功能玻璃,5.1 电磁功能玻璃,2022/12/9,74,5.2 热学、力学及机械功能玻璃,2022/12/9,75,5.3 生物及化学功能玻璃,2022/12/9,76,5.4 微晶玻璃,5.4.1 定义 将加有成核剂(个别可不加)的特定组成的基础玻璃，在一定温度下热处理后，就变成具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料，称之为微晶玻璃。 微晶玻璃的结构、性能及生产

27、方法同玻璃和陶瓷都有所不向，其性能集中了两者的特点，成为一类独特的材料。它也称为玻璃陶瓷（glass-ceramics）或结晶化玻璃。,2022/12/9,77,5.4.2 分类,按外观分：透明微晶玻璃、不透明微晶玻璃； 按微晶化原理：光敏微晶玻璃、热敏微晶玻璃；按性能：耐高温、耐热冲击、高强度、耐磨、易机械加工、易化学蚀刻、耐腐蚀、地膨胀，零膨胀、低介电损失、强介电性、强磁性、生物相容性等；按基础玻璃组成：硅酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐； 按所用材料：技术微晶玻璃、矿渣微晶玻璃。,2022/12/9,78,5.4.3 微晶玻璃的特点,微晶玻璃间普通玻璃的区别，主要是它们只有结晶结

28、构，而同陶瓷树料的区别，主要是它们的结晶结构更细。主要特点如下：力学性质：机械强度高，弹性模量大，坚硬耐磨；热学性质：膨胀系数变化范围大，热稳定性好；化学稳定性好； 光学性能：具有独特的光学性能（感光显影） ；电学性能：介电常数高，介电损失小等等。,2022/12/9,79,5.4.4 微晶玻璃的应用,2022/12/9,80,5.4.5 微晶玻璃的核化、晶化与成核剂,核化、晶化属非均相核化类型，配合料中的成核剂在熔制过程中均匀溶解于玻璃中，当温度处在析晶温度区，成核剂可降低晶核生长所需克服的势垒，核化可在较低温度下进行。 核化与晶化在整个玻璃体中均匀进行，新晶相在成核剂上附析，长成细小的晶体

29、。成核剂： 金属成核剂（Au，Ag，Cu，Pt，Ru，Rh， Pd，离子态，8-10nm胶粒） 氧化物成核剂（TiO2，ZrO2，P2O5，阳离子场强大，易分相结晶）,2022/12/9,81,5.4.6 微晶玻璃的生产过程,配合料制备 玻璃熔融 成型 加工 微晶化处理（分相、晶核形成、晶体生长、二次结晶生长等过程） 再加工,微晶化处理过程：阶梯温度制度等温温度制度,2022/12/9,82,6. 特种玻璃的制备与加工,6.1 溶胶-凝胶法（1）溶胶凝胶(Sol-Gel)技术是指金属有机或无机化合物，经溶液、溶胶、凝胶而固化，在溶胶或凝胶状态下成型，再经热处理转化为氧化物或其他化合物固体材料的

30、方法；（2）不同的醇盐体系，其水解、缩聚的情况不同；影响溶胶质量的主要因素：加水量、催化剂种类、溶液PH值、水解温度、醇盐品种、溶液浓度和溶剂效应；,2022/12/9,83,成形温度低，可制得一些传统方法难以得到或根本得不到的材料。 材料纯度高、均匀，是光纤、隐形眼镜等材料。 纳米级多孔材料在热学、光学、声学以及催化等众多方面有独特的性能、还是理想透明的隔热材料、热导率为0.013W(Mk)。,溶胶-凝胶法的优点,2022/12/9,84,以正硅酸乙脂(Si(OC2H5)4)为原料制造二氧化硅玻璃为例 在液态的正硅酸乙脂搅拌过程中加入水和酸的醇溶液产生水解(室温) 、缩聚缩聚产生颗粒(条件得

31、当)形成溶胶小颗粒聚集而成三维网络连续分散相团聚凝胶干燥(去溶剂、水，有很大体积收缩) 干凝胶热处理(在265-300消除气孔、使相组成和显微结构满足产品要求)。,块状、纤维状制造过程：,2022/12/9,85,目前已制造出SiO2、GeO2SiO2、TiO2SiO2(反射膜) 、Na2OB2O3SiO2(减反射膜) 、BaTiO3(高介电常数膜)3M公司的Al2O3SiO2B2O3纤维拉丝、加热析出Al2O3晶体、大大提高弹性模量达150GPaBall实验室和Corning公司以无机二氧化硅凝胶为原料、制得大尺寸透明二氧化硅玻璃用无机有机复合体做隐形眼镜片,2022/12/9,86,6.2

32、 高速冷却法（金属玻璃）,此法主要用于难成玻璃物质非晶态化： 例如将棒状原料烧结体尖端部用集束的红外光加热几分钟熔化成滴，用双辊机高速旋转（射流法，单辊法）高速冷却。主要用于快离子导体玻璃等功能玻璃制备。用途： 有特别的磁性(磁头记录、图书安全条，擦写光盘膜)； 金属玻璃不含位错(它是晶体概念)强度高、作增强纤维；金属玻璃没有晶界，会产生优异的抗腐蚀性，作刮胡刀片等。,2022/12/9,87,金属因具有简单晶体结构、且高温熔体是十分好的流体、可能是最难阻止结晶的材料。单金属冷却速度大约为108Ks数量级，金属玻璃形成系统是具有低熔点的多元合金(典型的是80%mol的金属和20%mol的半金属

33、，80%Au-20%Si) 、冷却速度大约为105Ks数量级，半金属的存在是把合金的熔化温度降低到纯金属的熔点以下，可降低材料要急冷所经过的温度范围；增加单胞的尺寸，可延长结晶时间；不同的尺寸置换合金元素进入晶体点阵引起晶格歪曲、半金属会提高晶体的能量，有利促进无定形金属形成。,2022/12/9,88,玻璃态金属不能加热在TgTTm范围很快地结晶，只能局限于几百度以下温度使用。要获得金属玻璃最大困难是怎样散去为避免形成晶体高速冷却所要放出的热；铝、铁等纯金属至今还未能靠淬火获得无定形结构。,2022/12/9,89,2022/12/9,90,6.3 玻璃增强,特种加工技术： 采用特殊加工工艺

34、方法来改变玻璃成分获得特殊性能。如掺杂、离子交换、分相与晶化、表面镀膜、极化处理、激活结构、离子注入及复合化。,2022/12/9,91,玻璃转变温度以下，玻璃中的Na(0.95埃)在钾盐熔液中受热振动逸出，离子半径小的Na所占空间被离子半径大的K(1.33埃)占据，“挤塞”，交换层体积增加，冷却后产生压应力而达强化。,离子交换增强玻璃的机理,低温型离子交换,2022/12/9,92,确保玻璃中无氧离子和OH离子；用氩气、氮气或氨气氛控制熔炼。确保玻璃中所含某些可变价离子某种价态的需要，使用氧化或还原气氛进行熔炼。,6.4 气氛调节熔融法（与传统方法熔炼对照）,2022/12/9,93,6.5 气相沉积法,该方法以气体为原料，或者将固体原料气化，在加热发生化学反应，制备玻璃或非晶相物质。用途：光纤预制棒的制造：管内沉积、棒外沉积和轴向沉积法。光掩膜基板的制造。,