梯度折射率红外成像系统可在保持成像性能的基础上, 极大降低系统的尺寸、质量和成本, 有望推进红外成像系统向轻小型发展。然而, 目前没有可用的红外梯度折射率光学材料。本文基于65GeS2-25In2S3-10CsCl硫系玻璃, 利用梯度温度场热诱导析出轴向梯度分布的β-In2S3纳米晶体, 制得梯度折射率透明硫系微晶玻璃。结果表明: 析出的β-In2S3晶体为不同晶面取向纳米晶组成的多晶结构, 尺寸约为25 nm, 且晶体尺寸、数量与梯度温度场密切相关; 制得的梯度折射率硫系微晶玻璃仍保持良好的长波红外透过率, 且其10 μm处最大折射率差Δn达0.047。

采用常规熔融退火和两步结晶法制备了具有不同ZrO2含量的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)体系的高结晶度透明微晶玻璃。研究了LAS微晶玻璃的结晶动力学、相演变、微观结构和透光性能。结果表明, ZrO2含量增加到一定量时, 玻璃的析晶方式由一维生长逐渐变为二维生长, 其析晶放热峰Tp值逐渐升高, 而析晶活化能逐渐降低。通过控制热处理升温速率可实现玻璃中硅酸锂(Li2SiO3)、透锂长石(LiAlSi4O10)和二硅酸锂(Li2Si2O5)晶体的析出, 并且发现晶体由硅酸锂(Li2SiO3)向二硅酸锂(Li2Si2O5)转变时, 玻璃的透过率会增大。此外, SEM测试结果显示, 随着热处理升温速率的减小, 玻璃析出的晶体尺寸逐渐变大, 晶体形貌主要为球形晶体。

随着光电技术的迅猛发展，人们对作为信息传输“窗口”介质的透明材料提出了更高的要求。透明陶瓷由于具备优异的力学、热学、光学和电学性能，已经被广泛用作高压钠灯灯罩、导弹整流罩、装甲防护透明窗、激光增益介质和激光白光照明荧光转换体等。目前制备透明陶瓷的常规方法主要是高真空烧结、热压烧结、热等静压烧结以及放电等离子体烧结等。上述制备方法的工艺复杂、成本高，严重限制了透明陶瓷的实际应用。近年来，人们提出了一种通过在析晶温度进行热处理诱导母体玻璃完全晶化而制备透明陶瓷的方法，并因其具有快速、简单、低成本的特点而吸引了众多研究者的兴趣。本文系统总结了通过玻璃晶化制备透明陶瓷的研究进展及其应用展望。

采用熔融法制备了含有不同晶核剂的非化学计量比堇青石微晶玻璃, 通过DSC、XRD、FE-SEM、UV-VIS-NIR等测试方法研究了不同晶核剂对微晶玻璃析晶与性能的影响, 并用经典动力学方程(Johnson-Mehl-Avrami)分析了微晶玻璃的析晶动力学。结果表明,以P2O5和P2O5+ZrO2为晶核剂的微晶玻璃晶化机制均为表面晶化, 而以P2O5+ZrO2+TiO2为晶核剂的微晶玻璃则倾向于整体析晶。三组微晶玻璃在950 ℃晶化时主晶相为μ-cordierite, 当温度升高到980 ℃时开始转变为α-cordierite, 引入TiO2使α-cordierite的含量增加, 析出的晶体更加复杂致密。随着晶化时间延长, 与其他晶核剂相比, P2O5+ZrO2+TiO2组合晶核剂微晶玻璃在相同晶化时间内结晶度更高, α-cordierite含量的增加显著提升了微晶玻璃的力学性能, 但降低了透过率。在800 ℃/10 h+980 ℃/3 h热处理制度下, 以P2O5+ZrO2+TiO2为晶核剂的微晶玻璃弹性模量可达103 GPa, 断裂韧性为1.27 MPa·m1/2, 透过率为82.3%, 可满足用作移动终端领域的性能要求。

在Na2O-MgO-CaO-Al2O3-SiO2-P2O5的多元釉系统中，通过研究不同氧化铁含量釉熔体的显微结构及析晶行为规律，揭示了釉面不同呈色的机理。结果表明：磷酸钙促进了釉系统中的分相作用，进而对釉面呈色起到重要作用；当氧化铁浓度较小时，Fe3+以离子形式存在，这时Fe3+以化学发色为主导致釉面呈现墨绿色；随着氧化铁的增加，釉层分相作用加强其相界面增大，入射光在大量的相界面间经过多次的散射和消耗被吸收，最终形成釉面的黑色效果；过量的氧化铁会从釉层硅酸盐网络体系中析出，形成α-Fe2O3纳米晶体导致釉面呈现出红色；釉层的α-Fe2O3纳米晶体继续长大形成针状阵列排布结构，进而对入射光进行相干散射形成釉面的银灰色效果。随着氧化铁用量的变化，化学发色和结构发色的共同作用形成釉面的不同呈色效果。

以硼硅酸盐玻璃作为基础玻璃基材，通过熔融法制备了含16%(质量分数)模拟高放废液的玻璃固化体，探究了碱土金属氧化物含量对玻璃固化体析晶行为的影响，以期在保证玻璃固化体性能要求的前提下，通过控制碱土金属氧化物的含量抑制玻璃固化体的析晶倾向。结果显示：碱土金属氧化物(CaO+MgO+BaO)含量在7%~19%(质量分数)时，玻璃固化体析晶上限温度和析晶率随碱土金属氧化物含量的降低而逐渐降低；玻璃网络聚合度的增加能够显著增强玻璃固化体的抗析晶性能，当碱土金属氧化物含量低于11%（质量分数）时玻璃固化体中硫酸盐的溶解度明显下降。基于包容07%(质量分数)SO3的要求，碱土金属氧化物含量适宜组成应控制在11%(质量分数)以上。

PbOCaOB2O3SiO2系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷（LTCC）生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能，进而决定基板的使用性能。本文研究了Al2O3含量对PbOCaOB2O3SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明：向PbOCaOB2O3SiO2系玻璃中引入Al2O3可抑制玻璃析晶，防止高膨胀晶相的析出，并提高玻璃烧结密度；不含Al2O3的PbOCaOB2O3SiO2玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃，烧结过程中析出方石英晶相，20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10-7 ℃-1；引入2.1%(质量分数)Al2O3可显著抑制玻璃析晶，700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10-7 ℃-1，介电常数显著增大，由6.30提高至7.02。

铜渣还原尾渣与CaOAl2O3SiO2系微晶玻璃的化学组成相似，采用熔融法以铜渣还原尾渣为主要原料制备微晶玻璃可为铜渣的高效利用提供一种有效途径。通过DSC、XRD和SEMEDS等技术研究了不同添加剂（B2O3、CaF2、TiO2和Cr2O3）对微晶玻璃物相组成、抗折强度、体密度、吸水率和显气孔率等性能的影响。结果表明：无论添加哪种添加剂，微晶玻璃均能析出力学性能较好的钙长石和钙铝黄长石,且能使晶体析晶方式转化为整体析晶；添加B2O3可使微晶玻璃性能最优，其次是TiO2与CaF2。

以铜尾矿为主要原料，通过熔融法制备CaOMgOAl2O3SiO2(CMAS)微晶玻璃，并外掺Fe2O3晶核剂对细粒级铜尾矿基CMAS微晶玻璃析晶行为进行优化。利用DSC、XRD和SEM等手段研究了晶核剂用量对细粒级铜尾矿基CMAS微晶玻璃析晶行为和物理性能的影响，借助OzawaChen法拟合计算了析晶动力学参数。结果表明，外掺Fe2O3晶核剂用量大于3.72%(质量分数)时，细粒级铜尾矿制备的微晶玻璃可以实现整体析晶。辉石相的析出是玻璃相中的Fe、Mg元素进入［Si(Al)O4］ 四面体晶格配位的结果，Fe3+的增加有利于辉石相的析出并降低了析晶活化能，外掺Fe2O3晶核剂能够较好地优化细粒级铜尾矿基微晶玻璃的析晶行为和力学性能。

采用可控析晶法制备了La2O3掺杂的SiO2B2O3Nb2O5 (SBN)复相微晶玻璃,利用DSC、Raman、XRD、SEM、铁电和介电性能测试等分析表征了La2O3掺杂对SBN复相微晶玻璃结构与储能性能的影响。结果表明：La2O3掺杂能够有效提高复相微晶玻璃的热稳定性，随着La2O3含量增加，系统析晶势垒增大，热膨胀系数先降低后升高，价键振动加剧，介电常数先增大后减小，介电损耗先减小后增大；掺杂1.00%(摩尔分数)La2O3时，复相微晶玻璃在40 kV/cm电场下的储能密度和储能效率最大，分别为0.031 J·cm-3和77.6%；储能性能主要通过介电常数和击穿场强的协同作用来评价，La2O3能通过提高结构热稳定性和降低介电损耗来提高介电常数，当其引入体系后处于玻璃网络的空隙中，可有效增强材料耐击穿性能；复相微晶玻璃结构可以增加结构无序度，从而降低弛豫损耗，有效提高材料的储能性能。