1 东华大学材料科学与工程学院，上海 201620
2 先进玻璃制造技术教育部工程研究中心，上海 201620
研究超薄高铝硅酸盐玻璃经过两次钾钠混合熔盐的离子交换强化处理后表面压应力、显微维氏硬度、抗冲击强度以及离子交换深度的变化情况。实验结果表明，通过二次交换强化处理后，玻璃的表面压应力由83.4 MPa提升到925.3 MPa，显微维氏硬度由657.5提升到875.1，落球测试高度由18.3 cm提升到 45.7 cm， K+的扩散深度也由一步离子交换的27 μm提升到二步离子交换的44 μm。
高铝硅酸盐玻璃 混合熔盐 表面压应力 扩散深度 high alumina silicate glass mixed molten salt surface compressive stress diffusion depth
1 中国建筑材料科学研究总院有限公司, 北京 100024
2 中国人民解放军93160部队, 北京 101300
新一代锂铝硅玻璃逐渐成为航空透明件的主流结构材料, 由于其较高的弹性模量和优异的离子交换能力, 经过化学增强处理后具有优异的力学性能, 能够很好地满足航空透明件轻质、高强的需求。研究了 1.8 mm 厚度锂铝硅玻璃经过化学增强后的抗冲击性能变化, 采用不同增强工艺制备了多组样品进行落球冲击测试, 并依据应力包线进行了初步理论计算, 探讨了玻璃中心张应力对抗冲击性能的影响。研究结果表明, 1.8 mm厚度锂铝硅玻璃表面压应力为930 MPa左右时, 应力层深度在130~160 μm范围内抗冲击性能较佳, 玻璃具备较好的力学性能。
锂铝硅玻璃 应力层深度 表面压应力 中心张应力 化学增强 抗冲击 lithium aluminum silicate glass depth of layer compressive stress center tension chemical strengthening impact resistance
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 中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京 102413
高放废液玻璃固化是我国亟待突破的关键环节之一，而高放废液玻璃固化过程中高放废液与基础玻璃反应发生的物相转变与结构变化一直是关注的重点。本文以模拟高放废液煅烧物和基础玻璃的混合物为研究对象，利用DSC、原位XRD、NMR、Raman等表征方法开展玻璃固化过程中高温反应物相与结构变化研究。研究结果表明：模拟高放废液煅烧物在~700 ℃开始溶解于基础玻璃中，并在800~900 ℃生成系列硅（铝）酸盐中间物相；煅烧物与基础玻璃高温反应过程中，高放废液中的大量玻璃网络改变体溶入基础玻璃中，导致玻璃网络聚合度下降。
高放废液 玻璃固化 物相转变 玻璃结构 高温反应 硅酸盐玻璃 highlevel liquid waste vitrification phase transition glass structure elevated temperature reaction silicate glass
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 中航光电科技股份有限公司，洛阳 471003
3 中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
玻璃经常在溶液或者潮湿环境下使用，水的侵蚀会影响玻璃的物理和化学性质，甚至导致玻璃失效。近年来，通过采用多尺度计算机模拟方法，对简单玻璃体系与水相互作用过程和分子尺度反应机理的认识取得了较大进展。本文聚焦石英玻璃、钠硅玻璃和钠硼硅玻璃三个简单的模型玻璃体系，在阐明其耐水性起源的基础上，概述了玻璃与水分子相互作用过程和机理的最新进展，对进一步理解复杂体系玻璃的耐水性和开发新的功能玻璃具有重要的参考价值。
石英玻璃 钠硅玻璃 钠硼硅玻璃 耐水性 水侵蚀 侵蚀机理 quartz glass sodium silicate glass sodium borosilicate glass water resistance watercorrosion corrosion mechanism
1 中国计量大学 材料与化学学院, 浙江 杭州 310018
2 中国计量大学 光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
3 中国科学院上海硅酸盐研究所 无机功能材料与器件重点实验室, 上海 201899
4 中国科学院高能物理研究所 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049
通过传统的高温熔融淬火技术制备了Sn2+-Mn2+共掺杂的Gd2O3-Al2O3-SiO2(GAS∶0.5Sn2+,yMn2+)玻璃。研究了玻璃的光致发光特性和Sn2+-Mn2+能量传递过程。在365 nm激发下, 随着Mn2+浓度的增加(1.0%,1.5%,2.0%,2.5%,3.0%,3.5%,4.0%), 玻璃中Sn2+的发光强度逐渐降低, 而Mn2+的发光强度逐渐增大。Sn2+的衰减时间随着Mn2+含量的增加而减小, 玻璃中产生了Sn2+到Mn2+离子的能量传递。GAS∶0.5Sn2+,yMn2+玻璃的光致发光量子产率(PLQY)随着Mn2+含量的增加而减小, 其最大值为25.48%。玻璃中Mn2+离子浓度达到4.0%时, 其发光属于准白光发射, 色坐标为(0.323,0.273)。另外, 本文还研究了Sn2+-Mn2+共掺杂玻璃的发光热猝灭现象, Sn2+发光中心电子跃迁所需克服的热激活能约为0.23 eV。
铝硅酸盐玻璃 Sn2+-Mn2+共掺 能量传递 白光发射 aluminum-silicate glass Sn2+-Mn2+ co-doped energy transfer white light emission
中国建筑材料科学研究总院有限公司, 建材行业特种玻璃制备与加工重点实验室, 北京 100024
与传统的钠钙硅玻璃和高铝玻璃相比, 锂铝硅玻璃具有网络结构致密、弹性模量较高和适宜两步法化学钢化等特点, 被视为第三代高强玻璃基板, 可用作电子信息产品盖板、航空透明器件以及舰船、特种车辆的观察窗口等。目前, 锂铝硅玻璃的研究主要涉及: (1)探究锂铝硅玻璃的“组成-结构-性能”本构关系, 为设计优化高性能锂铝硅玻璃提供理论指导和性能预测; (2)改进现有溢流和浮法成型方法和装备, 满足大尺寸、多厚度和高尺寸精度锂铝硅玻璃成型需要; (3)研究锂铝硅玻璃的两步法化学增强方法, 解决表面压应力和应力层深度同步提升难题, 显著提高玻璃强度、硬度和抗跌落性能。本文基于上述三个方面综述了锂铝硅玻璃的国内外研究进展。
锂铝硅玻璃 网络结构 力学性能 溢流法成型 浮法成型 化学钢化 lithium aluminum silicate glass network structure mechanical property float forming overflow forming chemical strengthening
红外与激光工程
2021, 50(9): 20200424
1 宁波大学高等技术研究院 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 宁波海洋研究院, 浙江 宁波 315211
由于在人眼安全、光电探测、中红外超连续谱产生等方面的应用, 2.0 μm波段中红外激光器引起了人们越来越广泛的关注。本文采用熔融-淬冷法制备了含BaF2纳米晶、Tm3+离子单掺及Ho3+/Tm3+共掺的85SiO2-7.5KF-7.5BaF2(SKB)玻璃陶瓷, 表征了样品的拉曼光谱、吸收光谱、808 nm泵浦下在2.0 μm处的发光性能, 得到了实验过程中Ho3+/Tm3+的最佳掺杂浓度。结果发现, Ho2O3、Tm2O3掺杂浓度均为1.0%时, 2.0 μm处Ho3+: 5I7→5I8发射峰强度达到最大, 并对Ho3+和Tm3+之间的能量转移机制进行了详细分析和讨论。研究表明, Tm3+/Ho3+共掺的BaF2纳米晶SiO2-KF-BaF2玻璃陶瓷有望成为2.0 μm波段中红外固体激光器的增益基质。
硅酸盐玻璃 稀土离子掺杂 2.0 μm发光 中红外发光 silicate glass rare earth ion doped 2.0 μm fluorescence BaF2 BaF2 mid-infrared emission
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
4 上海大学物理学院, 上海 200444
采用高温热熔融法制备了CdTe量子点掺杂的硅酸盐玻璃, 测试了其拉曼、吸收和发射光谱, 验证了量子点掺杂玻璃的量子尺寸效应。在飞秒激光（800 nm和960 nm）激发下, CdTe量子点掺杂玻璃产生了上转换荧光, 证明了其为双光子吸收诱导发光, 发现双光子荧光对激发波长有一定的范围要求, 测得CdTe量子点掺杂玻璃的非线性吸收系数可达3.62×10-11 m/W。
材料 量子点 硅酸盐玻璃 上转换荧光 双光子吸收 中国激光
2018, 45(10): 1003003
1 上海应用技术大学 材料科学与工程学院, 上海 201418
2 上海应用技术大学 理学院, 上海 201418
用高温熔融法制备了Er3+/Tm3+共掺杂无铅铋硅酸盐玻璃.测试了玻璃的吸收光谱和荧光光谱, 分析和表征了Er3+、Tm3+离子之间的能量传递机制和传递效率, 结果表明：在800 nm和1 550 nm光源泵浦下, Er3+的掺入能够增强Tm3+离子1.8 μm发光, 相应的最大发射截面分别为6.7×10－21 cm2和7.3×10－21 cm2, 荧光带宽达到250 nm.根据Dexter-Foster模型, 得到Er3+：4I13/2能级到Tm3+：3F4能级的直接能量传递系数为16.8×10－40 cm6/s, 为1 550 nm泵浦下获得较强的1.8 μm发光奠定了基础.
铋硅酸盐玻璃 光谱性质 Er3+/Tm3+共掺杂 2.0 μm发光 1 550 nm泵浦 Bismuth silicate glass Optical properties Er3+/Tm3+ co-doped 2.0 μm Luminescence 1550 nm pump
