《高結晶度透明微晶玻璃的製備技術與發光性能研究》是依託中南大學，由盧安賢擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高結晶度透明微晶玻璃的製備技術與發光性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：盧安賢
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
透明微晶玻璃既具有陶瓷固有的耐高溫、耐腐蝕、高絕緣、高強度等特性，也具有比晶體材料製備工藝簡單、易做成大尺寸及受雜質影響小的優點，還具有玻璃的光學特性，在固體雷射器、紅外發生器、紅外探測器、紅外整流罩、核成像與核探測、坦克窗、士兵防護面具、信息、照明等軍民用領域都有極為重要的套用，是一類對國家安全和國民經濟可持續發展具有重大意義的新一代材料，也是當前材料領域研究和套用方面的重要前沿方向。本項目以有可能替代國內目前不能生產及製備技術和性能與國外差距較大的透明晶體和透明陶瓷材料的透明微晶玻璃為研究對象，探索高結晶度透明微晶玻璃的製備技術，研究化學組成、摻雜離子類型和含量對微晶玻璃的基本理化性能和特徵性能（如雷射特性、閃爍特性）的影響，揭示微晶體類型、微晶體含量、晶粒大小和玻璃相含量與基本理化性能和特徵性能之間的關係，比較其與晶體和透明陶瓷材料間的異同，發現新的高性能雷射介質材料和閃爍材料。
結題摘要
透明微晶玻璃是一類對國家安全和國民經濟可持續發展具有重大意義的新一代材料。本項目主要探索高結晶度透明微晶玻璃的製備技術，研究了化學組成、摻雜離子、微晶體類型、含量、晶粒大小和玻璃相含量與基本理化性能和特徵性能之間的關係，發現新型高性能雷射介質材料和閃爍材料。 率先成功製得Nd3+、Yb3+摻雜NCS高結晶度透明微晶玻璃，其主晶相分別為Na6Ca3Si6O18和Na4Ca4Si6O18，結晶度分別為84.35±5 vol%和87.03±5 vol%，晶粒大小分別為0.5 ~ 2μm和2 ~ 15μm，3mm厚試樣的透光率都達80%以上，最強螢光發射峰分別位於1060nm和970nm。Nd2O3摻雜NCS體系高結晶度透明微晶玻璃的Ω4/Ω6值為1.07，介於0.9-1.1之間，優於Nd3+ :YAG（晶體，Ω4/Ω6=0.54）和Nd3+ :YAG（陶瓷，Ω4/Ω6=0.69）。Yb3+摻雜NCS微晶玻璃的螢光壽命τr為1.44ms，βmin為0.094，Isat為10.22Kw/cm2，Imin為0.96 Kw/cm2。得出高結晶度透明微晶玻璃可替代透明晶體與透明陶瓷的結論。 首次成功製備Nd3+、Yb3+摻雜的MgO-Al2O3-SiO2(MAS)與TeO2-Bi2O3-ZnO(TBZ)體系高結晶度透明微晶玻璃。MAS微晶玻璃含μ-和α-堇青石晶相，結晶度達87vol%，晶粒大小5 ~10nm，密度2.477 g/cm3 , 折射率1.529，熱膨脹係數1.435×10-7/℃，維氏硬度達8.1 GPa，2mm厚微晶玻璃的透過率為70-80%，表現出優良的綜合性能。TBZ微晶玻璃的晶相為Bi2Te4O11，Nd2O3含量分別為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%和2.5wt%的微晶玻璃的結晶度分別為23%，65%，73%，80%，89 vol%，發現晶粒尺寸和吸收強度都隨Nd3+含量增加而增大；在850-1400nm間出現3個螢光峰，最強螢光峰位於1062nm，螢光壽命從194μs降低到86μs，觀察到明顯的螢光猝滅現象。Yb3+摻雜TBZ透明微晶玻璃，析出晶相為Y2Te6O15，結晶度66 vol%。首次成功製得了以Gd2O3-SiO2-B2O3 (GSO)與Gd2O3-Ga2O3-GeO2 (GGG)為主要組成的玻璃。
