1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 合浦县硅材料产业技术研究中心, 北海 536199
3 重庆国际复合材料股份有限公司, 重庆 400082
选用CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系无碱铝硅玻璃为研究对象, 设计8组Fe2O3组分变量, 利用高温熔融法制备试验样品。利用XRD、SEM、TG-DSC等测试方法, 先后对无碱玻璃样品的物相、析晶动力学、析晶行为和弹性模量等物化性能进行测试分析, 进而探讨Fe2O3含量及晶化处理对无碱玻璃弹性模量的影响。结果表明: 适量添加Fe2O3可以提升CMAS体系无碱玻璃的弹性模量, Fe2O3的质量分数为1.50%(F-6#)时, F-6#无碱玻璃弹性模量最大值为97.87 GPa, 析晶活化能为347.1 kJ/mol, 析晶指数n为1.383 4, 为表面析晶。经整体析晶法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为200~400 nm; 经烧结法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为300~500 nm。随着热处理温度的升高, 析出主晶相数量变多, 尺寸变大, 但主晶相种类并未改变。由于钙长石的弹性模量小于基础玻璃, F-6#无碱玻璃析晶后所得微晶玻璃样品的弹性模量有所降低。
无碱玻璃 铝硅玻璃 弹性模量 晶化 alkali-free glass CaO-MgO-Al2O3-SiO2 CaO-MgO-Al2O3-SiO2 aluminosilicate glass elastic modulus crystallization
光子学报
2022, 51(11): 1101001
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070
空心玻璃微球因具有低密度、高强度、耐高温等优点而被广泛研究。采用喷雾造粒法与粉末法相结合，掺入发泡剂，以射频等离子体作为热源制备空心石英玻璃微球，研究了SiC、CaSO4、CaCO3三种发泡剂对制备空心石英玻璃微球的影响。结果表明，通过喷雾造粒法将发泡剂与SiO2充分混合形成粗坯颗粒，再利用射频等离子设备对粗坯粉末进行高温烧结，得到空心石英玻璃微球。其中CaSO4、CaCO3发泡剂效果较差，所产生的气体难以留在玻璃微球内部形成中空气泡；而SiC发泡剂效果最好，在射频等离子烧结过程中产生气体，被玻璃液包裹形成空心结构，得到的玻璃微球平均真密度为1.799 5 g/cm3。选用菲利华石英块状疏松体作为SiO2原料，当m(SiO2)∶m(SiC)∶m(H2O)为100∶3∶300时，可制备出平均真密度为0.72 g/cm3的空心多孔石英玻璃微球。
发泡剂 石英玻璃 空心微球 碳化硅 喷雾造粒法 射频等离子体 foaming agent quartz glass hollow microsphere silicon carbide spray granulation method radio frequency plasma
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 合浦县硅材料产业技术研究中心, 北海 536199
3 重庆国际复合材料股份有限公司, 重庆 400082
本文通过XRD、SEM、TG-DSC、耐腐蚀性、密度、硬度、断裂韧性等测试, 研究不同热处理制度和煤矸石掺量对微晶玻璃晶体结构、微观形貌、物化性能的影响。结果表明, 该体系煤矸石微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 随着热处理晶化温度的升高, 析出的主晶相数量变多, 尺寸变大, 但主晶相种类并未改变。当热处理制度为核化温度750 ℃保温1 h、晶化温度1 000 ℃保温1 h时, 主晶相晶体尺寸大小约300~400 nm。在优化热处理制度下, 当煤矸石掺量从44%(质量分数)增加到70%时, 4种不同煤矸石掺量微晶玻璃的物化性能相差不大。综合考虑煤矸石固废利用率和样品的物化性能指标, 煤矸石掺量为70%的样品综合性能最佳。本文设计的煤矸石微晶玻璃体系, 对煤矸石固废的包容性好, 消纳性强, 可实现煤矸石固废的大掺量高值化利用, 为解决煤矸石固废堆积、环境污染等问题提供了理论基础和实验依据。
煤矸石 微晶玻璃 热处理 密度 硬度 断裂韧性 coal gangue glass-ceramics heat treatment density hardness fracture toughness
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070 2
2 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070
3 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，安徽 蚌埠 233000
电子信息技术的快速发展推动超薄电子玻璃市场不断扩大，电子玻璃生产向大型化、薄型化和柔性化方向发展。开发适用于大吨位电子玻璃窑炉的综合供能方式及能量调控方法是实现高品质电子玻璃稳定量产的前提。采用数值模拟技术对电子玻璃窑炉在不同电助熔供能比例条件下的运行状态进行分析，探究了电助熔供能比例对玻璃液熔化质量、窑炉传热效率及电极工作环境的影响。结果表明：电助熔供能比例为67.70%时，燃烧空间传热较少，维持池窑表面玻璃液高温状态的难度明显升高。池窑电极总功率采用1 300~1 400 kW及以上时，电极最大工作电流接近电极材料使用极限将导致电极侵蚀加剧。采用电助熔供能比例为57.89%时，得到玻璃液熔化质量相对较优，可实现电子玻璃熔窑服役周期内高效稳定运行。
电子玻璃 电助熔 能量调控 数值模拟 electronic glass electric boosting energy regulation numerical simulation
1 武汉理工大学 硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 中国科学院 过程工程研究所, 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室, 中国科学院绿色过程与工程重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院 理化技术研究所, 北京 100190
La2O3-TiO2-ZrO2玻璃具有很高的折射率, 在镜头材料和上转换发光基质材料等领域表现出良好的应用前景, 但其玻璃形成能力低, 通常只能采用快速冷却的方法制备, 因此难以获得大尺寸材料。为了获得大尺寸La2O3-TiO2-ZrO2玻璃, 本研究采用La2O3-TiO2-ZrO2非晶粉末为原料, 利用非晶在玻璃转变温度以上的塑性行为, 在温度动力学窗口ΔT内进行热压烧结制备了大尺寸La2O3-TiO2-ZrO2玻璃, 在保持非晶的前提下实现了La2O3-TiO2-ZrO2粉末的完全致密化。采用SEM、XRD等方法研究了样品的显微结构和相组成。研究发现, 当烧结温度高于910 ℃时, 烧结过程中会析出La4Ti9O24晶相; 当烧结温度低于900 ℃时, 样品保持良好的非晶性, 并随着烧结温度的增加, 样品的致密度有所升高。烧结压力也会影响烧结过程, 样品的致密度随着烧结压力升高而增加。大尺寸La2O3-TiO2-ZrO2非晶材料具有很高的折射率, 在587.6 nm处折射率可达到2.33。在La2O3-TiO2-ZrO2非晶粉末烧结过程中, 塑性流动是其主要的传质机理。
无容器凝固 非晶 热压烧结 致密化 塑性流动 containerless method amorphous hot-pressed sintering densification plastic flow 
Author Affiliations
Abstract
1 Laser Micro/Nano-Fabrication Laboratory, School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
2 Department of Electrical Engineering, University of Nebraska-Lincoln, Lincoln, Nebraska 68588-0511, USA
A simple and repeatable method to fabricate high-aspect-ratio (HAR) and high-quality microgrooves in silica is reported. The method consists of two steps: (1) formation of laser-modified regions by femtosecond Bessel beam irradiation, and (2) removing laser-modified regions through HF etching. Uniform, straight microgrooves can be fabricated and the highest aspect ratio that can be reached is ～52. The phenomenon is attributed to the uniform energy distribution in the long propagation distance, which leads to the long and uniform laser-modified regions and subsequent HF acid etching of laser-modified regions with high selectivity. This method will have potential applications in fabrication of HAR microgrooves in transparent materials.
140.3390 Laser materials processing 230.4000 Microstructure fabrication 320.5540 Pulse shaping Chinese Optics Letters
2015, 13(4): 041405
Author Affiliations
Abstract
Department of Physics, State Key Laboratory on Fiber-Optic Local Area Network and Advanced Optical CommunicationSystems, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China
Based on the second-order nonlinearity, we present a bidirectional tunable all-optical switch at C-band by introducing backward quasi-phase-matching technique in Mg-doped periodically poled lithium niobate (MgO:PPLN) waveguide with a nano-structure called multiple resonators. Two injecting forward lights and one backward propagating light interact with difference frequency generations. The transmission of forward signal and backward idler light can be modulated simultaneously with the variation of control light power based on the basic “phase shift” structure of a single resonator. In this scheme, all the results come from our simulation. The speed of this bidirectional optical switch can reach to femtosecond if a femtosecond laser is used as the control light.
反向准位相匹配 多谐振腔 双向可调全光开关 190.4390 Nonlinear optics, integrated optics 130.3120 Integrated optics devices 130.3130 Integrated optics materials 230.1150 All-optical devices Chinese Optics Letters
2011, 9(4): 041902
南京理工大学 信息物理与工程系，南京 210094
为了提高脉冲激光雷达的测距精度，研究了光束在空域为高斯光束、时域为钟型脉冲的激光雷达在恒电压幅度鉴别模式下，回波信号幅度变化和宽度变化对测距精度的影响。证明在一定范围内，由回波幅度变化所造成的测距误差与由回波脉宽变化引起的测距误差，随鉴别电平的取值不同，呈现出相反的变化趋势，即最佳信号门限比的存在，并导出了相应的计算公式。通过改变接收信号强度，对不同信噪比、不同信号门限比条件下大量测距实验结果进行了分析，验证了最佳信号门限比的存在。在一定的实验条件下，最佳信号门限比的取值在1．8附近，实验结果与理论计算吻合良好。这一研究结果为不同应用条件下，激光雷达鉴别电平的合理选取提供了依据。
激光技术 激光雷达 最佳信号门限比 测量精度 laser technique lidar optimum signal threshold ratio ranging accuracy
1 中国科学院等离子体物理研究所,安徽,合肥,230031
2 合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽,合肥,230009
利用束流截止板热量计原理,测量了诊断中性束(DNB)注入托卡马克的束流功率及束流剖面分布.基于热量截止板上正交分布的13只K型热电偶探针测量出DNB引出束流,在加速极电源49kV,6A,100ms的脉冲放电时,采样铜靶上的最高温升为14℃,从而计算出注入束流功率达到160kW并得到束剖面分布.同时通过对热量截止板冷却循环水温升测量值在时间上的积分数值计算,也获得了注入束流总功率,为130kW.分析了两种测量结果存在差异的原因,实验结果表明惯性束截止板热量计方法是测量粒子束流功率及剖面分布的有效手段.
诊断中性束 束截止热量计 束流功率 束流剖面分布 Diagnostic neutral beam Calorimeter system Beams power Beams profile distribution 强激光与粒子束
2005, 17(12): 1875
