Nd~3+掺杂CBS透明玻璃陶瓷的制备及表征

以岫岩玉废料为主要原料,辅以其他化工原料,采用熔融-浇注-微晶化工艺,制备mgo-al2o3-sio2系透明玻璃陶瓷.采用dsc分析热处理制度的主要温度点,通过xrd分析析出晶体的晶相,利用sem观察透明玻璃陶瓷的晶体形貌.用快速升温和控制升温2种热处理方法,研究不同热处理制度对晶体形貌的影响.确定控制升温是最佳的热处理方法.分析表明,原料中引入氟硅酸钠和氟化铅很好地起到晶核剂的作用,析出晶相为单一的氟金云母.

透明玻璃陶瓷是由纳米晶与氧化物玻璃相组成的复合材料,当掺杂的发光中心(稀土或过渡族金属离子)进入纳米晶相时,该材料综合了纳米晶相优越的光学特性和氧化物玻璃基体良好的力学性能与化学稳定性,在光通讯、光显示、光伏电池等领域具有重要应用前景。主要介绍透明玻璃陶瓷材料制备技术、结构与性能等方面的研究进展,以及相关材料的应用前景;简要介绍我们在这领域开展的一些工作和进展。

基于sio2mgoal2o3k2ocaob2o3f系可切削玻璃陶瓷,进行了成分对透明玻璃的形成与云母析晶影响的研究·结果表明,通过适当调整k2o,cao含量及比例,既可防止失透,又能获得大量的云母相·在cao稳定作用下,zro2的加入可抑制云母晶体的长大,并在室温仍可保留较多的四方相zro2,大大提高了云母玻璃陶瓷的强度·

基于sio2-mgo-al2o3-k2o-cao-b2o3-f系可切削玻璃陶瓷，进行了成分对透明玻璃的形成与云母析晶影响的研究。结果表明，通过适当调整k2o，cao含量及比例，既可防止失透，又能获得大量的云母相。在cao稳定作用下，zro2的加入可抑制云平晶体的长大，并在室温仍可保留较多的四方相zro2，大大提高了云母玻璃陶瓷的强度。

本文采用传统熔融方法制备了bao－b2o3系列基础玻璃（bao－b2o3、bao-b2o30.1al2o3、bao－b2o3－0.2sio2、bao－b2o3－0．4tio2）（mol％），通过对基础玻璃进行表面修饰处理，控制表面析晶条件，获得了含有沿α轴择优取向生长bbo微晶的透明bao-b2o3系列表面析晶玻璃陶瓷．

本文采用传统熔融方法制备了bao-b2o3系列基础玻璃3(bao-b2o3、bao-b2o3-0.1al2o3、bao-b2o3-0.sio2、bao-b2o3-0.4tio2)(mol%)通过对基础下班进行表面修饰处理,控制表面析晶条件,获得了含有沿α轴择优到向生长bbo微晶的透明bao-b2o3系列表面析晶玻璃陶瓷。

采用熔融淬火法制备了er3＋掺杂53zrf4-20baf2-4laf3-3alf3-20naf-2.4pbf2（zblan）氟化物透明玻璃。在10k-540k温度范围内，测量了对应于er3＋斯塔克分裂能级4s3/2（1）→4i15/2和4s3/2（2）→4i15/2（对应波长分别为542nm和548nm）的变温荧光光谱，结果显示环境温度升高时，样品在两个发射位置的发光强度均快速衰减，但是衰减速率有所差异，结合位形坐标模型讨论认为，两斯塔克能级的激活能分别为δe1=0.078ev和δe2=0.049ev，其差异导致了二者热猝灭速率不同。分析了斯塔克分裂能级跃迁的荧光强度比（fir）随温度的变化规律，结果显示在低温区域fir随温度呈现线性增加，而高温区则趋于平缓。计算了样品的温度灵敏度随温度的变化，结果表明，在温度90k时，灵敏度达到最大为0.0011k-1。该材料对环境温度敏感性可应用于光学温度传感器。

近年来,白光发光二极管(led)由于其具有环保、节能、耐用等独特优势而引起人们的极大关注。商用白光led是由gan芯片和混入环

近年来,针对稀土掺杂的含氟化物纳米晶和含半导体量子点的系列透明玻璃陶瓷,开展了材料的制备技术、显微结构调控以及光谱性能研究。主要研究思路是通过探索晶化动力学,了解晶相形成机理,调控纳米复合结构;在结构-光谱特性关系研究的基础上,优化结构,改善发光性能。研究取得系列重要成果,通过结构调控,获得了若干种具有优异上转换或下转换发光特性、应用前景广阔的透明玻璃陶瓷材料,如:1.制备的含tm/er:yf_3透明玻璃陶瓷可实现宽带红外发射,发光峰最大半高宽达175nm,可完全覆盖1.4～1.7μm光通讯窗口,可望开发为优良光纤放大器材料。2.通过改变稀土掺杂种类和溶度,含re:yf_3透明玻璃陶瓷可分别具有近紫外、蓝色、绿色、红色和近红外多色上转换发光。3.成功获得了含er:cds或eu:zno半导体量子点的透明玻璃陶瓷,通过量子点向稀土离子的能量转移,可以增强稀土发光。这为发展优良半导体发光材料提供了新的思路。4.成功制备了含er:nayf_4纳米晶的透明玻璃陶瓷,该材料吸收红外光后通过上转换过程发射强的可见光,且通过改变稀土掺杂溶度可基本实现红色和绿色上转换发光强度比的全程调制。该材料在扩大硅太阳电池对阳光有效响应频谱范围、提高光电转换效率方面具有重要应用前景。总之,制备工艺简单、成本较低的透明玻璃陶瓷是一类很有前途的新型发光材料,加强结构-性能关系和结构调控研究,是发展该材料的关键。

通过熔融法结合两步热处理制度制备了硼铝硅系透明玻璃陶瓷.基于r.kopelman等人对分形结构中扩散控制反应速率的研究结果,探讨了硼铝硅系透明玻璃陶瓷中晶相生长的分形动力学.结果表明,用分形结构扩散控制反应动力学理论来分析硼铝硅系透明玻璃陶瓷的晶化过程是行之有效的,通过实验数据拟合得出分形子谱维数ds=1.269.

采用熔融和两步热处理技术制备出b2o3-al2o3-sio2-zno-li2o-k2o系透明玻璃陶瓷。硼铝硅系透明玻璃陶瓷晶粒生长动力学服从jmak方程。用分形子谱维数分析了分形结构扩散控制晶体生长动力学过程,揭示了其与经典化学反应动力学的不同,得出了反应动力学与分形结构的关系,通过实验数据拟合出分形子谱维数ds为1.2688。结果表明用分形结构扩散控制反应动力学理论来分析硼铝硅系透明玻璃陶瓷的晶化过程是行之有效的。

配合料li2o-zno-al2o3-sio2于铂金坩埚中在1600℃熔融2h,经2步热处理工艺控制成核及晶体生长,制备出透明玻璃陶瓷。采用差热分析(dta)、x射线衍射(xrd)、扫描电镜(sem)、傅里叶红外光谱ft-ir和uv-vis-nir分光光度计对材料进行表征。热处理温度在970℃以下的玻璃陶瓷只有一种立方结构的锌尖晶石znal2o4晶相存在。热处理温度为970℃时,开始析出四面体β-石英晶相;1100℃时,四面体β-石英成为主晶相,锌尖晶石变成次晶相。晶粒尺寸符合正态分布,标准偏差随热处理温度增加而增加。根据xrd结果计算出立方锌尖晶石晶体的晶格参数为α=0.8093nm(±0.0007),与标样十分接近。

通过在含正交结构氟化钇纳米晶的透明玻璃陶瓷中共掺er/tm/yb或ho/tm/yb稀土离子,在976nm激光激发下,可以获得明亮的室温上转换白光发射,其色度坐标与标准的等能白光十分接近,能量转换效率约为0.1%。

透明玻璃粉 透明玻璃粉，不是说玻璃粉本身是透明的，汉能玻璃粉外观 是白色粉末状，之所以叫透明玻璃粉是因为我们玻璃粉分散于涂 料之后形成漆膜是透明的，透光率相当好。 又有朋友会奇怪？为什么白色的粉末做成漆膜之后就变成透 明的呢？这里就要讲到一个关于物理的现象了，如果一种物质它 的结构里即没有自由电子，又没有容易激发的电子，物质的结构 又很紧密，没有许多孔隙等条件。那物质就可以通过光子，即是 透明的。

透明玻璃仿宝石 透明玻璃可以仿各种宝石，如钻石、各种颜色的水晶、托帕石、祖母绿、 海蓝宝石，以及红宝石、蓝宝石等等。如高铅玻璃具有高的折射率、密度、光泽 和色散，可用来仿无色钻石；稀土玻璃折射率高、光泽强、颜色鲜艳，仿制绿柱 石、托帕石等颇具相似性。不过尽管它们外观十分相似，但其本质是不同的，玻 璃毕竟是非晶质的过冷液体。 2．半透明至不透明玻璃 用于仿半透明宝石的玻璃，是将一些氧化物、磷酸盐等成分添加到含钙玻 璃中，成为不溶的钙化合物，使玻璃呈半透明状。若仿青金石等不透明宝石，可 在玻璃中添加多量的添加剂。 （1）仿猫眼石的人造玻璃猫眼，其光学效应是由各种颜色的光导纤维玻璃 丝每根外边套一根无色玻璃管为原料，将几百根乃至数万根这种管丝捆在一起， 反复多次加热加压拉丝后，经切磨成弧面而显现猫眼效应的。为使光导纤维玻璃 丝与无色玻璃套管良好融合，要求二者折射率和膨胀系数相同，

采用固相反应法制备了nd：yag透明陶瓷,并通过碳铵沉淀法处理y2o3商业原料,进一步提高了nd：yag透明陶瓷的透明度.结果表明：采用高纯的商业原料,通过固相法制备获得的透明陶瓷,在1064nm处光线直线透过率可达到74%左右;通过碳铵共沉淀法改良商业y2o3粉体原料的性能,透明陶瓷的透过率可进一步提升,在1064nm处光线直线透过率高达78%。

采用溶胶-凝胶法制备了yb3+掺杂浓度为5.0at%的yb:yag超细粉体。利用真空热压和热等静压相结合工艺制备了尺寸为10mm×2mm的yb:yag透明陶瓷。采用x射线衍射(x-raydiffraction,xrd)仪、扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope,sem)和紫外/可见/近红外分光光度计对粉料的物相、透明陶瓷的显微结构和透过率进行了表征。xrd结果表明,前驱体经1000℃锻烧2h后转变为纯yag相,根据scherrer公式计算出晶粒尺寸为38nm。断口sem结果表明,陶瓷的平均晶粒尺寸为10μm。样品1100nm的透过率为81%,主吸收峰位于938nm。

水晶玻璃crystalglass具有高折射率的一种透明玻璃尤指含铅 透明玻璃，或指优质而常常有装饰性琢磨的玻璃，其材质其实 是玻璃原料加上氧化铅而成的“水晶玻璃”。当氧化铅的比例达 到24%左右，玻璃的透光度与折射度都较高，适合制成精美的 艺术品。在玻璃料中加入不同种类和分量的金属氧化物就能呈现 出不同的色彩，如加锰呈现紫色，加钴呈现绿色。 喝水杯首选应该是玻璃杯。别以为玻璃杯只是通透好看，在所有 材质的杯子里，玻璃杯可是最健康的。玻璃杯在烧制的过程中不 含有机的化学物质，当人们用玻璃杯喝水或其他饮品的时候，不 必担心化学物质会被喝进肚里去，而且玻璃表面光滑，容易清洗， 细菌和污垢不容易在杯壁孳生，所以人们用玻璃杯喝水是最健 康、最安全的。而塑料中常添加有增塑剂，其中含有一些有毒的 化学物质，用塑料杯装热水或开水的时候，有毒的化学物质就很 容易稀释到水中，并

研究了si-b-o系玻璃掺杂对钛酸锶钡(bst)陶瓷的相结构和介电性能的影响。实验结果表明,当x(sio_2)>10%时,si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷易出现杂相,即ba_2tisi_2o_8相。x(sio_2)≤10%,si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷粉体的相结构为立方钙钛矿相结构,其合成温度大于等于600℃,不存在第二相。si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷的烧结温度低于传统工艺。si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷的显微结构呈细晶结构(晶粒尺寸<1μm)。随玻璃含量的增加,si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷介电常数ε降低,介电峰变低,平坦,峰形宽化,介电损耗降低,居里温度t_c向低温移动。

在南欧国家希腊、西班牙旅行,有一件事让我不解。每次在餐馆吃饭,点菜后服务生就把账目单卷成一张小小的纸条,扣在桌上的一个透明玻璃罩内。类似国内桌上扣牙签的瓶。问之何用?老板说:"这是缴税凭单。你花钱吃饭,我们做成一笔生意,就应向政府缴一笔税。"我说:"喝一杯茶、吃一份点心也要缴?""一次也不能少。""这单子为什么又要放在餐桌

用玻璃装饰的桌面、墙裙等木制品,透过玻璃观看的木纹通常呈绿色。这是因为玻璃中含有氧化铁之故。即使不添加氧化铁,物料中多量的杂质也会使玻璃呈绿色。绿色往往会使原木纹色调变暗。添加着色剂掩盖绿色,玻璃的透光性明显劣化。有专利提出添加氧化铈制造几乎无色的玻璃,但仍稍带黄色,加之这种玻璃在阳光的紫外线照射下会产生荧光,使玻璃呈紫色,效果更不理想。

透明玻璃钢的用途已愈来愈被人们所熟知。它在农业方面代替玻璃,建造透明玻璃钢温室;在工业上,大型民用建筑已采用各种类型的波纹板、采光罩等。目前在国内已开始把透明玻璃钢作为采光材料应用于太阳能平板集热器上。它之所以有生命力,有发展前途,主要因为有如下的良好性能:1、轻质高强,可简化设计,节约材料,降低造价。抗冲击,不易破碎。2、透明玻璃钢的透光率可达85％以上,接近玻璃的透光率。透过的光线产生漫射,使温室和集热器内的光线均匀,有利于植物生长和热量的吸收。