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《透明微晶玻璃的研究現(xiàn)狀及展望》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、透明微晶玻璃的研究現(xiàn)狀及展望學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院班級：無機(jī)14-4班人員：胡靖東（1402020407）都大洋（1402020404）滕宏遠(yuǎn)（1302020416）李敬瑤（1302020409）透明微晶玻璃的研究現(xiàn)狀及展望摘要摘要透明微晶玻璃是一種具有優(yōu)良熱、力、光及化學(xué)性能的新型功能材料，在國防尖端技術(shù)、微電子技術(shù)和化學(xué)化工等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。介紹了透明微晶玻璃的光學(xué)原理、制備條件、主要組成體系及其制備工藝、應(yīng)用領(lǐng)域，并展望了透明微晶玻璃的發(fā)展前景。透明微晶玻璃是通過對某些特定組成的基礎(chǔ)玻璃在一定溫度下進(jìn)行受控晶化
2、而得到的一類既含有大量微晶體又含有殘余玻璃相的新型材料。它具有能透可見光、機(jī)械強(qiáng)度高、電絕緣性能優(yōu)良、介電常數(shù)穩(wěn)定、耐磨、耐腐蝕，熱膨脹系數(shù)可調(diào)等特性，其性能指標(biāo)優(yōu)于同類玻璃和陶瓷。透明微晶玻璃是通過組成的設(shè)計(jì)來獲取特殊的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)等功能，其優(yōu)異的性能使這種材料在航空航天、電子、機(jī)械、化工、激光技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，在今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)將成為材料科學(xué)與工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。關(guān)鍵詞：透光率;微晶玻璃;光學(xué)原理;玻璃1透明微晶玻璃的研究歷史與現(xiàn)狀微晶玻璃的發(fā)展歷史大致可以分為3個階段:第1階段為20世紀(jì)50年代末
3、期至70年代中期，以低膨脹微晶玻璃的研究為主，并獲得了透明微晶玻璃;第2階段是20世紀(jì)70年代中期到80年代中期，開發(fā)了與金屬類似的具有可切削加工的微晶玻璃;第3個階段是20世紀(jì)80年代中期至今，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的多相微晶玻璃得到廣泛研究。對微晶玻璃的嘗試性研究可以追溯到1739年，Reaumur從碳酸鈣一石灰一氧化硅玻璃制得受表面晶化機(jī)制所支配的多晶材料，但因材料很脆而未能獲得實(shí)際應(yīng)用200多年后，美國康寧公司研制出光敏微晶玻璃，并申請了第1項(xiàng)微晶玻璃專利1925年Tamman對包括無機(jī)玻璃在內(nèi)的過冷液體的晶化進(jìn)行了研究，他認(rèn)為
4、成核速率與晶體長大速度是影響玻璃結(jié)晶的2個重要因素，選擇最優(yōu)的成核溫度是生產(chǎn)微晶玻璃的重要措施20世紀(jì)50年代，Stookey對微晶玻璃進(jìn)行了大量的研究，推出了以TiO2為晶核劑的范圍很廣的玻璃組成，發(fā)展了微晶玻璃理論[3],1967年Beall等研究出了一種有效控制析晶的方法，采用這種方法可在硅鋁鏗鎂鋅系統(tǒng)玻璃中析出尺寸小于100nm的價(jià)石英固熔體，且所制備的微晶玻璃具有很小的膨脹系數(shù)和很高的光學(xué)透過率。20世紀(jì)70年代，美國通用電器公司制成了氧化憶透明陶瓷[4],氧化憶是立方晶系晶體，具有光學(xué)各向同性的性質(zhì)山于氧化憶陶瓷在
5、寬的頻率范圍內(nèi)尤其是在紅外區(qū)內(nèi)具有很高的光學(xué)透光率，因此這種材料被作為各種檢測窗口同時(shí)山于其具有高的耐火度，可用作高溫爐的觀察窗以及高溫環(huán)境條件下所應(yīng)用的透鏡此外，氧化憶透明陶瓷還可用于紅外發(fā)生器管、天線罩等該時(shí)期透明微晶玻璃的典型代表是德國Schott公司所研發(fā)的發(fā)熱Zerodur透明微晶玻璃，其具有特別優(yōu)異的性能，包括接近于0的熱膨脹系數(shù)、良好的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的光學(xué)均勻性、良好的可機(jī)械加工性和高的化學(xué)穩(wěn)定性等1980年美國的Corning公司和Dentsply牙科公司聯(lián)合進(jìn)行了齒冠修復(fù)用微晶玻璃材料的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用研究
6、，并開發(fā)出商品名為Dicor的以八硅云母為主晶相的半透明齒冠產(chǎn)品20世紀(jì)80年代初，美國的CoorsPorcelain公司和Raytheon公司在美國國防部的大力支持下，成功地制備出了性能良好的熱壓尖晶石透明陶瓷材料。該材料在紫外、可見與紅外光區(qū)域都具有良好的光學(xué)透過率，其耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、抗沖擊、硬度和抗彎強(qiáng)度較高，同時(shí)具有十分優(yōu)良的電絕緣性能以及電化學(xué)穩(wěn)定性，在導(dǎo)彈頭罩、潛艇、坦克的觀察窗和各種高溫高壓設(shè)備觀察窗等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1993年Wang等報(bào)道了第1塊氟氧化物微晶玻璃，獲得了具有熒石結(jié)構(gòu)的透明微晶玻璃19
7、95年Hirao等研制出了含β-PbF2微晶的GeO2-PbO-10PbF2系透明微晶玻璃，但這種材料不太穩(wěn)定。Sngimoto等隨后的研究工作表明，β-PbF2能夠沉淀在50SiO2-30PbF2-10ZnF2-10EuF中形成透明微晶玻璃，使材料的穩(wěn)定性得到了提高。1995年晶相為LaF3[8]的微晶玻璃研發(fā)成功，研究中發(fā)現(xiàn)山于稀土離子在LaF3晶體中的溶解度很高，所以這種微晶玻璃具有較低的聲子能量，能夠阻比多聲子弛豫，還有較好的熱穩(wěn)定性以及制備的可靠性。2000年美國康寧公司從Mg2SiO4-Zn2SiO4-Li4SiO
8、4三元體系生產(chǎn)出主晶相為α-和β-硅鋅礦的透明微晶玻璃，并通過在該三元體系組成中加入一定量的Cr2O3改善了透明微晶玻璃的光學(xué)活性2004年口本株式會社發(fā)明了一種超低熱膨脹系數(shù)的透明微晶玻璃這種微晶玻璃適于制備新一代LSI光刻設(shè)備和半導(dǎo)體設(shè)備部件(如掩模、光學(xué)反光鏡、晶圓平臺
