微晶玻璃不仅具有耐腐蚀、高强度等特性, 且具有易成型、光学性能良好等特点, 应用十分广泛, 备受学界关注。论文以2013-2017年和2018-2022年两个阶段有关微晶玻璃的SCI论文为样本, 通过CiteSpace 6 知识可视化软件构建了微晶玻璃研究领域作者科研合作网络和关键词聚类可视化知识图谱, 研究了作者科研合作网络和学术活跃度、可视化发展趋势。结果表明: 2013-2017年, 学者们更多关注微晶玻璃发光性能、生物活性以及固态电解质的研究; 2018-2022年, 除持续研究微晶玻璃生物活性外, 逐渐转向微晶玻璃的能量转换和碱活化的研究。本文总结前人研究, 发现提高生物活性微晶玻璃的抗菌性、控制微晶玻璃生长微纳晶相的方法以及透明发光微晶玻璃结晶度的改进技术等是微晶玻璃材料领域研究和应用的重要前沿方向。

超短脉冲激光因具有加工精度高、热影响区小、效率高等优点, 在玻璃焊接领域有着广阔的发展前景。在实际场景中玻璃往往通过强化提升自身强度, 以满足其应用的可靠性。本文利用红外超短脉冲激光成功实现化学钢化玻璃之间的焊接, 通过显微镜观察焊点形状, 总结出了焊接功率、频率、速度与焊点尺寸的回归方程, 并验证了回归方程的准确性。结果表明: 在焊接频率为500 kHz、焊接速度为10 mm/s条件下, 随着焊接功率升高, 焊接化学钢化玻璃的机械强度先增大后减小, 化学钢化玻璃焊接剪切应力最大可达1109 MPa, 拉伸应力最大可达7.10 MPa; 激光焊接时化学钢化玻璃不仅受到本身热膨胀的压力还叠加了张应力, 更容易造成周围区域的破坏。

以分析纯试剂为原料模拟含锌冶炼渣, 采用熔融法制备微晶玻璃, 利用X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱等表征方法, 探究不同氧化锌掺杂量对微晶玻璃形成、晶化及理化性能的影响。结果表明, 微晶玻璃的主要结晶相为堇青石相, 少量氧化锌(低于0.5%, 摩尔分数, 下同)的加入能够增强玻璃形成能力。随着氧化锌含量逐渐增加(0.5%~20.0%), 玻璃网络结构的完整性变差, 玻璃的黏度降低, 微晶玻璃的主要结晶相由堇青石转变为尖晶石, 同时结晶度和晶粒尺寸增大, 从而微晶玻璃的体积密度、硬度和耐酸碱性提高。微晶玻璃对重金属锌有较好的固化效果, 因此锌浸出浓度远低于标准值, 浸出率趋于稳定。本研究可为实现微晶玻璃固化重金属提供参考和借鉴。

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。

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。

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。

全钢化真空玻璃是一种新型的高端建筑玻璃材料，具有极佳的隔热、隔音、安全性等优点，在现代建筑领域备受瞩目。作为全钢化真空玻璃的重要组成部分，支撑物参数对玻璃的等效应力和变形量具有重要影响。本文数值分析了在支撑物形状分别为圆球形、圆柱形、圆环形时，支撑物不同布放间距、排列方式对全钢化真空玻璃的等效应力和变形量的影响。结果表明：无论支撑物形状或排列方式如何，全钢化真空玻璃的最大等效应力和变形量都与支撑物布放间距呈正相关。在其他条件相同的情况下，采用圆环形支撑物并以正三角形排列方式布放时，全钢化真空玻璃等效应力和变形量最小。此研究通过仿真结果得出了不同形状的支撑物在不同排布方式下合理的布放间距，为全钢化真空玻璃的制造提供了理论依据。

高速动车组列车空调系统为乘员提供舒适乘车环境的同时也消耗了大量的能源，侧窗玻璃约占车身侧墙面积的30%，对列车空调系统的负荷影响很大。本文研究了列车静止和运动状态下侧窗玻璃的隔热性能，同时研究了玻璃组成和辐射率对侧窗玻璃隔热性能的影响。结果表明：列车静止状态下，随着玻璃辐射率从0.070增加到0.837，夹层中空玻璃的传热系数增加了105%，夹层-中空真空复合玻璃的传热系数增加了209%；列车高速运动状态下，夹层中空玻璃的传热系数增加了120%，夹层-中空真空复合玻璃的传热系数增加了228%。

本文介绍了用于全球移动通信系统（GSM）屏蔽和无线局域网（WLAN）隔离的夹层玻璃，在两层玻璃中间夹嵌了一层由圆环和三极子缝隙单元组成的频率选择表面(FSS)，能够抑制1.94、3.55和4.98 GHz频段的传输。采用等效电路模型对FSS夹层玻璃的结构参数进行分析， 2 GHz频点会随着圆环半径的增加而前移，三极子在镂空成为三级子缝隙后，产生两个阻带，并且三极子长度会对频点产生影响，对线宽和三级子缝隙宽度则影响不大。本文介绍了等效电路元件参数的提取计算过程，采用电磁仿真软件对FSS结构的传输响应进行仿真，分析了结构的几何参数和入射角度对结构传输特性的影响。在入射角达到60°时FSS夹层玻璃仍具有良好的屏蔽效果。采用丝网印刷方法制作了实验样件，并进行了透波率和透光率测试。测试结果与软件仿真结果一致性良好，因此本文所设计的夹层玻璃在电磁辐射防护、GSM屏蔽和WLAN隔离等方面具有良好的应用潜力。

新型Cu2O纳米微晶玻璃具有高Cu载量、低成本和易大规模制备等特点，有望成为载银抗菌玻璃较有潜力的替代者。通过采用XRD、Raman光谱、XPS、FESEM和TEM等表征方法重点研究了不同ZnO/K2O比对SiO2-Al2O3-K2O-ZnO-P2O5-B2O3-CuO微晶玻璃显微结构的影响，并分析讨论了其结构-性能关系。结果表明，微晶玻璃中Zn与P元素会富集在Cu元素所在区域的附近，适量的ZnO能使微晶玻璃中析出的Cu2O晶粒尺寸稳定在纳米级别，并能调节微晶玻璃中Cu元素的浸出速率。Cu2O纳米微晶玻璃对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有显著的抗菌效果，并能实现对维多利亚蓝B溶液的可见光催化降解，是一种极具发展潜力的新型功能微晶玻璃材料。