硼硅酸盐玻璃/陶瓷流延浆料体系优化设计与烧结性能研究

借助高效流延成型工艺,探讨了多种溶剂组合与分散剂对玻璃/陶瓷浆料体系流变性能的影响,通过对玻璃/陶瓷料、塑化剂与粘结剂等配制浆料的组成配比进行优化设计,详细研究了浆料中各组成含量对流延生料带体积密度,以及对烧成后玻璃/陶瓷致密度、物相等微观结构与性能的影响。结果表明,适当的浆料组成类型及含量对提高试样的烧成致密度、降低高频介电损耗、改善微观结构均有明显的影响;850℃烧结试样10MHz测试,相对介电常数为7.7,介电损耗2.0×10-4,25~500℃热膨胀系数(7.30~7.65)×10-6/℃,满足模块级LTCC大面积高密度封装要求。     

溶胶-凝胶法制备钠硼硅酸盐微细粉的研究

用溶胶－凝胶法制备了钠硼硅酸盐微细粉末,对影响溶胶－凝胶过程的加水量,pH值,热处理温度等工艺条件进行了研究,得出了最佳的工艺参数。     

硼硅酸盐包层玻璃化学稳定性的研究与结构分析

研究了紫外光纤用包层玻璃组分的变化以及外掺ZrO2对光纤包层玻璃化学稳定性的影响.结果表明,通过改变SiO2/B2O3、B2O3/Al2O3、B2O3/(K2O Na2O)的值,以及适当增加外掺ZrO2含量,可以明显提高碱硼硅酸盐玻璃化学稳定性.核磁共振和红外光谱分析表明玻璃化学稳定性提高的主要原因在于Zr4 的加入促进了玻璃内部的[BO3]层状结构逐渐转变为[BO4]网络状结构.     

多种重离子辐照对硼硅酸盐玻璃机械性能的影响

研究辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能的影响, 对高放废物的长期安全处置具有重要的意义。本工作采用0.3 MeV的P离子、4 MeV的Kr离子、5 MeV的Xe离子以及8 MeV的Au离子分别辐照硼硅酸盐玻璃, 利用纳米压痕技术表征了辐照前后样品的硬度和模量。结果表明: 硼硅酸盐玻璃的硬度和模量在一定范围内会随着辐照剂量的增大而减小, 辐照达到0.1 dpa时硬度和模量变化趋于饱和, 此时硬度下降了35%, 模量下降了18%; 而且不同种类的离子辐照对硼硅酸盐玻璃的硬度和模量造成的变化趋势基本相同。使用掠入射X射线衍射仪对样品晶态结构进行了分析, 发现辐照后硼硅酸盐玻璃仍保持非晶状态。利用Raman光谱对辐照后样品的微观结构的变化进行了表征, 发现辐照会导致玻璃网络结构发生改变, 玻璃的聚合度下降, 无序度增加。本工作还证明了离子辐照导致玻璃机械性能变化的主要因素是离子在样品中的核能量沉积导致玻璃结构的改变。     

低温可烧结堇青石微晶玻璃

采用溶胶、凝胶工艺制备了ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２（ＭＡＳ）凝胶玻璃,研究了其烧结特性和析晶过程。结果表明,该凝胶玻璃在可在低于９００℃烧结。伴随烧结过程凝胶玻璃首先析出μ－堇青石,然后转变成α－堇青石。该晶玻璃具有低烧低介特性,可用于超高频片式电感。     

硼硅酸盐浮法玻璃的抛光温度

浮法工艺的优点之一是可以获得极佳的玻璃表面质量,硼硅酸盐浮法玻璃是近年来的研究热点。本文采用原子力显微镜(AFM)研究了温度和时间对硼硅酸盐玻璃浮法成形过程中抛光阶段的影响。研究结果表明:高温抛光过程中时间不是限制玻璃表面抛光质量的决定因素,温度是决定抛光质量的关键。硼硅酸盐浮法玻璃在大于1250℃以上的温度可以快速达到良好的抛光效果。     

铽铝硼硅酸盐磁光玻璃形成性能及热稳定性研究

采用Zhou W C提出的玻璃形成区研究方法探索了铽硼硅酸盐磁光玻璃形成区域范围,采用魔角核磁共振谱仪(MAS NMR)和示差扫描量热仪(DSC)对玻璃结构和特征温度能进行了表征,研究了Tb2O3和Al2O3对玻璃形成能力和玻璃结构的影响,同时引入玻璃析晶参数β讨论玻璃热稳定性.结果表明:Tb2O3的掺入量受玻璃形成区域的限制,在Tb2O3含量为30%(摩尔分数)时以及Al2O3含量为25%(摩尔分数)时玻璃形成能力较强;铽铝硼硅酸盐玻璃结构中硼氧多面体和铝氧多面体主要以四配位的[BO4]和[AlO4]形式存在,仍存在少量三配位的[BO3]和五配位的[AlO5];Tb2O3含量为30%(摩尔分数)的玻璃β值较大,热稳定性能较好.     

硼硅酸盐生物活性玻璃在直流电场下的体外矿化性能

硼硅酸盐生物活性玻璃具有良好的生物活性和骨传导性, 但大多数生物活性玻璃表现出非线性降解和矿化行为, 矿化性能会随着时间而减缓。电场作为一种外场辅助调节的方法, 能够干预玻璃的离子交换和扩散。本研究利用直流电场干预硼硅酸盐生物活性玻璃的体外矿化, 加快降解较慢阶段中硼硅酸盐生物玻璃的生物活性。将熔融法制备的成分为18SiO₂-6Na₂O-8K₂O-8MgO-22CaO-2P₂O₅-36B₂O₃的硼硅酸盐生物活性玻璃浸泡在SBF生理模拟液中, 施加0~90 mA的电流, 研究直流电场对硼硅酸盐生物玻璃降解及体外矿化性能的影响。研究结果表明, 施加电场不仅可以提高硼硅酸盐生物活性玻璃的降解率和离子释放量, 而且有利于玻璃网络水解和表面羟基化, 加速羟基磷灰石的生成。其中失重率比对照组提高了3%~5%, 硼和钙的离子释放量分别较对照组提高了2.3~2.9倍和1.9~2.3倍。对硼硅酸盐生物活性玻璃表面结构分析得出, 暴露在电场下的样品表面生成了磷灰石层。应用直流电场可以提高生物活性玻璃的降解及体外矿化性能, 为提升骨修复效果提供了一种新思路。     

AlN/玻璃复合材料的低温烧结和性能

用热压方法在850～1000℃制备出低温烧结AlN/硼硅酸盐玻璃复合材料。研究了玻璃的高温行为及其对AlN的润湿能力,分析了颗粒配比对复合材料烧结致密化的影响,探讨了影响复合材料热导率的因素。结果表明:引入对AlN润湿良好的硼硅酸盐玻璃,可将烧结温度降低到1000℃以下;采用适当的AlN和玻璃粉体的粒径比有利于提高复合材料的烧结致密化程度。具有均匀显微结构的低温烧结AlN/玻璃复合材料具有良好的导热性能,其热导率高于10W/(m·K)。     

钠硼硅酸盐玻璃分相过程的NMR研究

利用²⁹Si、¹¹B、²³Na MAS NMR,研究了一定组成的Na₂O－B₂O₃－SiO₂玻璃在不同温度下其微结构随分相处理时间的变化．结果表明,随分相过程的进行,[SiO₄]结构单元的非桥氧之间逐渐脱氧,聚集程度逐渐提高,富硅相中的[BO₃]结构与氧结合转变为[BO₄]结构并进入富钠硼相,两相成分差逐渐增大,分相是扩散传质的结果．在较高的分相温度下,玻璃结构调整较快,因而更早地接近分相的平衡态．     

高铝硅酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀

运用静态实验的方法,以高铝硅酸盐玻璃及配合料为熔体,对耐火材料进行侵蚀实验。对侵蚀前后的耐火材料进行研究,探讨了高温下高铝硅酸盐玻璃及碱蒸汽对耐火材料的侵蚀机理。实验结果表明:高锆砖抗铝硅玻璃液侵蚀性最好;αβ刚玉砖和β刚玉砖抗碱蒸汽侵蚀性最好。     

Novel Antibacterial and Bioactive Silicate Glass Nanoparticles for Biomedical Applications

In this work, the authors propose a new quick sol–gel procedure for bioglass nanoparticles production containing 10% mol of silver (AgBGs). These new AgBGs are characterized by Zeta potential analysis, scanning electron microscopy with X‐ray microanalysis (SEM/EDS), X‐ray powder diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and microbiological tests to confirm their bioactive and antibacterial properties. SEM shows that the average particle size is less than 200 nm and EDS confirms the successful incorporation of Ag₂O in the bioglass matrix. XRD confirms the amorphous nature of the AgBGs and, after SBF immersion, reveals their bioactive behavior with the presence of crystalline phase of calcium silicate and phosphorus oxide, which are also detected by FTIR analysis. FTIR also confirms the formation of typical siloxane bonds resulting from the condensation of silicate glass. Lastly, it is found that the developed AgBGs has an antibacterial effect against two different types of bacteria, thus demonstrating their ability to reduce the bacterial infection within 16 h.

     

微通道板用玻璃材料的研究进展

微通道板是一种优异的电子倍增器件,在微光夜视、粒子探测等多个领域有着广泛的应用。回顾分析了微通道板用玻璃材料成分、熔制工艺及性能的发展,结果表明,使用Rb_2O和Cs_2O替代Na_2O和K_2O以及提高玻璃的软化温度是微通道板耐烘烤温度、增益稳定性和工作寿命等性能不断提升的关键,推动了微通道板技术的不断发展。     

CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃体系烧结性能的正交研究

采用正交试验法(三因素三水平),研究烧结工艺(烧结温度、保温时间、升温速率)对自主设计的CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃的介质损耗的影响,因素主次顺序为烧结温度、升温速率、保温时间.选取优化工艺(烧结温度900℃、升温速率8℃/min、保温时间10min)烧结,测定介质损耗为1.81×10-4,介电常数为5.6(1MHz);对样品进行XRD衍射分析,结果表明,晶相依次为CaSiO3、CaB2O4和少量SiO2;SEM形貌分析、EDS分析验证了CaSiO3的存在;微观结构分析表明烧结温度的升高有利于晶粒长大、气孔减少、降低介质损耗.     

碲酸盐玻璃析晶性能研究

碲酸盐玻璃由于独特的光学性质在光通讯领域具有潜在的应用价值，如掺铒光纤放大器和非线性光学器件，因而得到广泛的关注。近几年，国内外为了提高碲酸盐玻璃的机械性质和光学性能而采取了玻璃的微晶化处理，希望得到碲酸盐玻璃陶瓷。对几种碲酸盐玻璃系统进行了热力学分析，研究比较了其析晶性能，并结合已见报道的文献论证了有望做出玻璃陶瓷的碲酸盐玻璃系统。     

低温烧结Ca[(Li0.33Nb0.67)0.7Ti0.3]O3-δ陶瓷及其微波介电性能

采用锌硼硅玻璃作为烧结助剂实现了Ca[(Li0.33Nb.0.67)0.7Ti0.3]O.3-δ陶瓷的低温烧结,研究了锌硼硅玻璃添加量对Ca[(Li0.33Nb0.67)0.7Ti.0.3]O.3-δ陶瓷的烧结特性、微观结构和微波介电性能的影响.研究表明:随着锌硼硅玻璃添加量的增加,陶瓷体密度和介电常数迅速增加,而Q@f值下降.在910℃的温度下,通过掺入8wt%的锌硼硅玻璃,获得了介电性能较好的低温共烧陶瓷,其εr=36.94,Q@f=4380GHz(3.35GHz).     

Preparation and characterization of magnesium-aluminium-silicate glass ceramics

Synthesis of machinable quality magnesium aluminium silicate (MgO-Al₂O₃-SiO₂) for fabrication of insulators/spacers usable in high voltage applications under high vacuum conditions has been carried out following two different routes i.e. (i) sintering route, and (ii) glass route. A three-stage heating schedule involving calcination, nucleation and crystallization, has been evolved for the preparation of magnesium aluminium silicate (MAS) glass ceramic with MgF₂ as a nucleating agent. The effect of sintering temperature on the density of compacted material was studied. Microstructure and machinability of samples obtained from both routes were investigated. They were also characterized for microhardness. Initial studies on material obtained by glass route reveal that these samples are superior to those obtained from sintered route in respect of their high voltage breakdown strength and outgassing behaviour. Outgassing rate of 10⁻⁹ Torr l·s⁻¹ cm⁻² and breakdown strength of 160 kV/cm were obtained. Different types of spacers, lugs, nuts and bolts have been prepared by direct machining of the indigenously developed glass ceramic.     

超薄汽车防护玻璃低温形变性能

本文以无机玻璃(G)为面板材料,聚氨酯(PU)为中间缓冲、粘接材料,聚碳酸酯(PC)为背板材料,采用热压成型法制备出超薄汽车防护玻璃;研究了超薄防护玻璃结构及各结构层厚度对其抗冲击性能、低温形变性能和透光率的影响。研究结果表明:防护玻璃厚度一定时,无机玻璃和PC板的相对厚度(δG/δPC)越小,防护玻璃的抗冲击强度越好,低温形变较大;而相对厚度(δG/δPC)越大,低温形变越小,但抗冲击强度略有降低;复合玻璃的结构对透光率影响较小。其中,结构为"3.1mm钢化玻璃/0.63mmPU(聚氨酯)/1mmPC(聚碳酸酯)"的防护玻璃透光率达94%,抗冲击强度为75±1J,满足国家A级防砸玻璃要求;且其抗低温形变性能较好,当温度为-50℃,沿防护玻璃厚度方向的形变量为8mm,在满足防护标准的同时提高了其在低温环境中的适用性。     

Effect of Pb Ions on the Ionic Conductivity of Some Silicate Glass Systems

Conductivity of glasses in the systems SiO2.PbO.RO, (where R=Ca, Sr or Ba) was investigated between room temperature and 530 K. The dependence of log resistivity as well as the activation energy on the PbO content has been studied. Based on the present experimental results, the possible different conduction mechanisms in such glasses are discussed. It was postulated that Pb2+ ions may represent the major charge carrying species in these glasses. This assumption was confirmed by the calculations of the mean distance between the interstitial Pb2+ ions and the effective center of the O2- ions in the glass networks. The variation in the values of the density and the molar volume with PbO content is also discussed in view of the obtained activation energies for the studied glass-systems.     

玻璃粘结剂对陶瓷电容器镍电极性能的影响

研究了玻璃粘结剂组成和含量对陶瓷电容器镍电极附着力、方阻和可焊性的影响,并使用SEM和EDS分析了其中的影响机制.结果表明,ZnO和PbO能够提高玻璃对陶瓷基板的润湿性能,进而增强镍电极的附着强度;增大玻璃含量有助于增强镍电极的附着强度,但在晶界和镍晶粒内部析出的多余玻璃相会导致电极电性能和可焊性下降.镍导电浆料中玻璃与镍粉质量比为0.08是比较合适的.