透明玻璃陶瓷具有热膨胀系数可调、强度高、化学稳定性好的优点, 且兼具透光/发光的特性, 是一种在光学信息、生物技术、激光技术、红外遥感及民用照明等领域有着广泛的应用前景的新型功能材料。本文简述了玻璃陶瓷的透光机制, 对形核剂、过渡金属离子及稀土离子掺杂MgO-Al2O3-SiO2(MAS)系透明玻璃陶的析晶及透光/发光性能方面的研究进展进行了介绍, 并简要分析了开发具备透光/发光性质的高结晶度MAS透明玻璃陶瓷材料存在的问题, 最后展望了透明玻璃陶瓷的发展趋势与前景。

利用白云鄂博矿资源废弃物中有价元素以共伴生形成存在的特点制备了高性能的矿渣纳米晶玻璃陶瓷.本文采用电感耦合等离子发射光谱(ICP)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法对样品的成分和结构进行了深入分析.ICP和XRD、SEM实验结果表明,我们制备的玻璃陶瓷是主晶相为透辉石,晶粒尺寸在45~100nm范围含稀土元素的纳米晶玻璃陶瓷,SEM面扫所显示的元素与ICP成分分析结果较为一致.Raman分析表明,其非晶相主要由具有不同非桥氧键的硅氧四面体结构单元构成的三维网络结构,进一步分析发现稀土微量元素对网络结构有十分明显的影响.我们把矿渣纳米晶玻璃陶瓷与相似成分的玻璃陶瓷的拉曼光谱对比,发现矿渣纳米晶玻璃陶瓷的拉曼谱带普遍比玻璃陶瓷对应的拉曼谱带波数低.相似成分的玻璃陶瓷与矿渣纳米晶玻璃陶瓷的成分差别主要是稀土元素等微量元素.本文的研究方法为研究玻璃陶瓷的成分与结构、性能之间的关系提供了一种研究思路.

采用熔融法制备了CaO-MgO-Al2O3-SiO2系纳米晶玻璃陶瓷材料。 在－190～310 ℃温度范围, 利用显微共聚焦拉曼光谱测量分析了该体系纳米晶玻璃陶瓷硅氧四面体结构的变化规律。 结果表明, 随着温度的降低具有不同非桥氧键的硅氧四面体结构单元变化并不一致, 位于三维硅氧四面体结构边缘的具有二个非桥氧键的硅氧四面体(Q2)和具有三个非桥氧键的硅氧四面体(Q1), 以及完全独立于三维硅氧网络结构外的具有四个非桥氧键的硅氧四面体(Q0)受温度影响明显, 其拉曼光谱均向高波数移动, 键的力常数变强, 硅氧键长变短。 为丰富外环境对纳米晶玻璃陶瓷材料结构与性能影响的研究提供了实验依据, 也为控制该体系纳米晶玻璃陶瓷材料的膨胀系数提供了一定的实验依据。