掺铒0.7TeO2-0.2ZnO碲酸盐玻璃的热稳定性研究

本文探讨了0.7TeO2-0.2ZnO玻璃系统中Er2 O3掺杂浓度对玻璃热力学稳定性的影响,确立了0.7TeO2-0.2ZnO玻璃系统中Er2O3掺杂浓度的最优值,制备出一种具有良好热力学稳定性的适合于光纤放大器用的碲酸盐玻璃基质.     

光学玻璃进展（三）

碲酸盐玻璃的化学组成 以TeO2为主要组成的碲酸盐玻璃具有高折射率的特点.在光学方面的应用包括折射率2.0以上的高折射率玻璃和声光玻璃.50年以前,C.Stanworth研究了简单碲酸盐玻璃系统的性质,在二元BaO·5TeO2和PbO·5TeO2组成中获得折射率2.08和2.25的玻璃.TeO2本身不形成玻璃,加入其它氧化物以后,都能在很广的组成范围内形成玻璃.加入氧化物BaO、PbO、Bi2O3、Ta2O5、WO3等,可以提高折射率.图10总结了一些简单碲酸盐玻璃系统在nd-νd图中的位置.     

Tm3+离子浓度对碲酸盐玻璃热稳定性及光谱性能的影响

用高温熔融冷淬法制备Tm3+离子掺杂75TeO2-20ZnO-5La2O3碲酸盐玻璃,运用差示扫描量热仪(DSC)分析了玻璃样品的热稳定性,结果表明样品均具有良好的热稳定性.根据紫外-可见-近红外分光光度计测量得到的玻璃吸收光谱,运用Judd-Ofelt理论,计算了Tm3+离子在碲酸盐玻璃中的Judd-Ofelt强度参数、自发辐射概率A、荧光分支比β和辐射寿命ΤR等光谱参数.当掺杂浓度为0.8mol％时,玻璃热稳定性好,3H4的荧光寿命最长,为0.285ms,有望成为一种理想的S波段宽带光纤放大器用基质材料.     

TeO2-Nb2O5系统玻璃的析晶性能研究

TeO2-Nb2O5系统重金属氧化物玻璃以其优良的三阶非线性光学效应、超快光学响应和较宽透过窗口而成为一种极具应用潜力的非线性光学玻璃材料.本文利用DTA、XRD等分析手段研究了玻璃组成对TeO2-Nb2O5系统玻璃形成能力和析晶性能的影响.研究发现,随着系统中Nb2O5含量的增加,玻璃转变温度和析晶温度均有所上升,玻璃形成能力逐渐增加;但当Nb2O5含量超过25mol%时玻璃的析晶倾向急剧增加.同时在TeO2-Nb2O5系统玻璃中存在多重析晶现象,随着Nb2O5含量的逐渐增加,DTA中的多重析晶峰逐渐靠拢,最终在玻璃中析出单一晶相.     

TeO2-BaO/BaCl2系统玻璃的结构和析晶性能

用熔融法制备了不同组成的TeO2BaO/BaCl2系统玻璃,用差热分析、X射线衍射、红外光谱、紫外-可见光吸收光谱、透射电镜等考察了该系统的成玻璃性和析晶性能,探讨了玻璃的网络结构和组成变化对析晶性能的影响.结果表明:BaO或BaCl2的引入能加强碲氧链间连接,促使碲酸盐玻璃中的[TeO4]基团向[TeO3 1]和[TeO3]基团转变,并改变碲氧链的结构及长度.与TeO2-BaO系统相比,TeO2-BaCl2系统成玻璃区域大大扩展,网络结构中键合及基团种类增多,链间的连接加强且链的断裂减少,网络结构趋于均匀,热稳定性好,有利于AgCl纳米晶体析出.     

Er3+和Yb3+共掺锗硅酸盐玻璃的上转换发光性能

采用熔融-淬火法制备了基体为30SiO2-20GeO2-15Al2O3-5B2O3-30CaF2的Er3+和Yb3+共掺锗硅酸盐玻璃.采用X射线衍射仪、荧光光谱仪和热分析仪对样品进行了表征.结果表明:Er2O3含量从0.5％(摩尔分数,下同)增加到2.0％时,玻璃转变温度Tg和Tx-Tg(Tx为第一析晶温度)数值均有明显下降.Yb2O3含量从1.5％增加到4.5％时,玻璃上转换红光发光强度数量级由103提高到105,对其中1个样品在740℃热处理12h后发现,微晶化处理并未对Er的上转换发光产生有益影响.     

V2O5-TeO2-P2O5-Fe2O3系无铅低熔点封接玻璃性能研究

研究确定了V2 O5-TeO2-P2O5玻璃的形成范围,系统地探讨了P2O5/TeO2比及V2 O5对玻璃热膨胀系数、特征温度和耐水稳定性的影响规律,结果表明所涉及玻璃组成的耐水性低.对P2O5/TeO2/V2O5比为17.1/20.9/62,外掺Fe2O3玻璃的研究表明,Fe2O3掺入(0mol％～16mo1％),水侵蚀后质量损失由20.05％降低到1.73％,显著提高玻璃耐水稳定性,热膨胀系数由11.5×10-6/℃降低到8.9×10-6/℃,特征温度提高,其中转变温度Tg从267℃升高到310℃,膨胀软化温度Td从284℃升高到330℃.SEM分析发现,掺入Fe2O3玻璃的表面形成明显的未被侵蚀的网状结构,玻璃表面的Hench侵蚀机理由V类转变为Ⅱ类侵蚀机理.     

Ga_2O_3和P_2O_5掺入对碲钡锶铌系玻璃Raman性能的影响

研究了在TeO_2-BaCO_3-SrCO_3-Nb_2O_5(TBSN)玻璃体系中单独引入P_2O_5(TBSN-P)或同时引入P_2O_5和Ga_2O_3对TBSN玻璃的Raman散射和热稳定性的影响。结果表明:TBSN-P体系中,相对Raman散射截面随P_2O_5含量的增加逐渐减小,Raman增益带宽则显著增加;在TBSN-10Ga-P[(7-x)TeO_2-5BaO-5SrO-5Nb_2O_5-10Ga_2O_3-xP_2O_5(x=0,4,8,12,16,20,摩尔比,下同)]与TBSN-16P-Ga-[(69-y)TeO_2-5BaO-5SrO-5Nb_2O_5-16P_2O_5-yGa_2O_3(y=0,2,4,6,8,10)]系列中,Ga_2O_3的存在使得350～1250 cm~(-1)的整体谱形更加平坦,但Raman增益带宽和相对Raman散射截面均有所下降。计算了各玻璃样品的Raman增益系数和增益带宽,发现TBSN-4P玻璃具有最大的Raman增益系数(8.70×10~(-12)m/W),TBSN-24P玻璃具有最大Raman增益带宽(621 cm~(-1)),分别为熔石英玻璃的45倍和2.95倍。对玻璃的热稳定性研究表明,在TBSN-P体系中,P_2O_5的引入可以使玻璃的热稳定性能显著提高,而在Ga_2O_3与P_2O_5同时被引入时,Ga_2O_3含量的增加会导致玻璃的热稳定性变差。     

P2O5-V2O5-B2O3-ZnO系无铅低熔电子封接玻璃的性能

研究了P2O5-V2O5-B2O3-ZnO系无铅封接材料,考察了V2O5和B2O3含量对低熔玻璃软化温度、热膨胀系数及热稳定性的影响. 结果表明,玻璃的软化点随V2O5含量增加而降低,提高B2O3含量使软化温度先升高后降低,出现硼反常现象. 当V2O5和B2O3摩尔含量为15%和8%时,低熔玻璃的软化温度、热膨胀系数及热稳定性能满足低温封接要求,但化学稳定性较差,而添加少量Al2O3和Fe2O3能明显提高低熔玻璃的化学稳定性. 优化组成为26.0P2O5-17.3V2O5-7.7B2O3-45.0ZnO-2.0Al2O3-2.0Fe2O3的玻璃转变温度为340℃,热膨胀系数为7.5×10-6 ℃-1 (25~300℃),在90℃的去离子水中恒温10 h,失重为0.63 mg/cm2,化学稳定性与传统的含铅封接玻璃相当,综合性能基本满足无铅低熔玻璃的要求.     

TiO_2-Fe_2O_3-P_2O_5玻璃的结构及热稳定性能研究

为了研究铁磷酸玻璃对氧化物的包容特性及其热稳定性,本文采用熔融-冷却法制备xTiO2-(40-0.8x)Fe2O3-(60-0.2x)P2O5(0≤x≤15 mol%)系列玻璃,利用XRD、FTIR和Raman光谱等对样品的微观结构进行分析,利用热分析曲线研究了玻璃的热稳定性,并测试了玻璃密度和维氏硬度。结果表明:玻璃体系为焦磷酸盐结构,当TiO2含量小于8 mol%时,参与了玻璃微结构网络形成,提高了玻璃微观结构强度,增强了玻璃结构的内聚力,过量时生成TiP2O7晶相。玻璃样品中,TiO2对密度影响不大但增大了表面硬度。     

氧化物添加对Bi_2O_3–B_2O_3–ZnO低熔点玻璃结构与性能的影响

采用常规的熔体冷却法制备了以Bi2O3–B2O3–ZnO为基体,外加氧化物（SiO2、GeO2、TeO2和Sb2O5）的玻璃试样,对比研究了氧化物对玻璃结构、转变温度、软化温度、析晶温度、热膨胀系数、抗弯强度和化学稳定性的影响规律。结果表明：在基体中加入SiO2,对降低玻璃的热膨胀系数最有效;加入TeO2,对降低玻璃的转变温度和软化温度最有效;加入Sb2O5,不仅能降低玻璃的转变温度和软化温度,使ΔT最大,而且能改善铋酸盐玻璃在封接过程中易析晶的问题,热膨胀系数较低,抗弯强度最大,化学稳定性最好。通过利用Fourier红外光谱、X射线衍射和热分析研究了玻璃结构的变化。     

Er~(3+)-Tm~(3+)共掺碲酸盐玻璃中近红外超宽带发光性质

研究了Er~(3+)-Tm~(3+)共掺TeO_2O-Nb_2O_5-Ln_2O_3(TKNL)碲酸盐玻璃的近红外发光光谱以及上转换光谱性质,该碲酸盐玻璃的起始析晶温度与玻璃转变温度之差△T为136℃,表明此玻璃具有良好的热稳定性,有利于拉制光纤。在808 nm半导体激光器的激发下在近红外波段观察到半高宽为185 nm的宽带近红外发光。通过对不同Tm~(3+)浓度以及不同激发波长下TKNL玻璃的近红外发光以及上转换发光的研究,探讨了Er~(3+)m~(3+)之间的能量传递机理。上述玻璃材料有望用作S和C波段光纤放大器的增益介质。     

含Nb2O5和La2O3系统玻璃形成区

用新的玻璃形成区探索方法研究了Ｌａ２Ｏ３的质量分数分别为１％,５％,１０％时含Ｎｂ２Ｏ５,Ｌａ２Ｏ３系统玻璃的形成区（玻璃生成体分别为Ｐ２Ｏ５,ＳｉＯ２,Ｂ２Ｏ３,ＴｅＯ２＋ＧｅＯ２,修饰体为ＢａＯ,ＺｎＯ）,这些系统可作为激光激活离子Ｎｄ＾３＋,Ｙｂ＾３＋,Ｈｏ＾３＋,Ｔｍ＾３＋,Ｅｒ＾３＋等掺杂的理想基质。     

B2O3、K2O和ZnO含量对汽车玻璃油墨用低熔点玻璃性能的影响

以Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2体系为基础玻璃,通过调整玻璃组分,研究分析了B2O3、K2O和ZnO含量对玻璃性能的影响.结果表明:玻璃的热膨胀系数、软化温度及化学稳定性会随着玻璃组分中B2O3、K2O和ZnO含量的不同而改变,当B2O3、K2O和ZnO的质量分数分别为10％、3％和5％时,玻璃的热膨胀系数和软化温度分别为83.524×10-7℃-1和525.9℃,且化学稳定性良好,符合汽车玻璃油墨对低熔点玻璃粉的要求.     

(Sr_(0.1)Ca_(0.9))_(0.97)TiO_3∶Eu_(0.03)~(3+)荧光粉掺杂复合发光玻璃的制备与研究

玻璃具有透明、耐腐蚀等优点,是一种良好的基质材料。本文选用了TeO_2-ZnO、Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3两种低熔点玻璃基体,掺杂(Sr_(0.1)Ca_(0.9))_(0.97)TiO_3∶Eu_(0.03)~(3+)荧光粉制备复合发光玻璃。研究表明,荧光粉在玻璃基体中的分散均匀性也受多种因素限制;荧光粉掺入玻璃基体中,受玻璃本身光散射的影响,发光性能受到了较大的限制。复合玻璃发光强度随着荧光粉掺杂量的增加而升高,但掺杂量超过一定值后,发光性能反而降低。掺杂量增加到一定程度时,得到的产物是烧结态陶瓷结构,其结构的变化降低了发光性能。对比TeO_2-ZnO、Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3两种玻璃基体,TeO_2-ZnO玻璃与(Sr_(0.1)Ca_(0.9))_(0.97)TiO_3∶Eu_(0.03)~(3+)荧光粉有更好的匹配性。     

ZnO-B2O3-P2O5系封接玻璃的研究

采用熔融法制备了ZnO-B2O3-PO5 系无铅磷酸盐封接玻璃，研究了组成对玻璃结构、特征温度、热膨胀和化学稳定性的影响。结果表明：B2O3和P2O5为玻璃网络形成体，ZnO含量较低时可以参与到玻璃网络结构中，提高玻璃的稳定性；玻璃转变点Tg、熔制温度Tm、封接温度Ts、软化点Td都随P2O5／B2O3减小而增加；B2O3／ZnO是影响玻璃熔制温度的主要因素；ZnO含量对玻璃密度和热膨胀系数影响较大。ZnO-B2O3-PO5 系玻璃在中性环境下的化学稳定性较好。。     

Al2 O3对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响

硼硅酸盐玻璃具有优良的抗热冲击性能和优异的光学性能。主要探讨了Al2 O3对硼硅酸盐玻璃的结构和性能的影响。通过红外光谱测试分析了Al2 O3含量不同时玻璃的结构变化,测试了玻璃的热膨胀系数,转变温度、膨胀软化温度、粘度和化学稳定性。研究结果表明：Al2 O3的加入使得玻璃结构中[ BO4]减少,[ BO3]相应增加,从而使得玻璃结构疏松。玻璃的热膨胀系数增大,Tg 和膨胀软化点Td 降低,化学稳定性减弱;但玻璃的软化点Tf 在Al2 O3含量小于3%时,随Al2 O3含量增加有降低趋势,大于3%时随Al2 O3含量增加有增大的趋势。玻璃的高温粘度随Al2 O3的加入增大,但低温粘度减小。     

氧化物添加剂对P2O5-ZnO-B2O3系低熔点玻璃物化性能的影响

作为绿色环保材料,无铅低熔点玻璃已经在电子元器件的封装和涂层等领域得到了广泛应用。以P2O5-ZnO-B2O3体系为基础玻璃,通过外加法研究氧化物添加剂(Fe2O3、MnO2、CuO、CeO2和Y2O3)对玻璃密度(ρ)、热膨胀系数(α)、特征温度(Tg和Td)及化学稳定性的影响。实验结果表明:使用适量的添加剂可以增大玻璃密度;除Y2O3外,其它添加剂提高玻璃的热膨胀系数;MnO2、CuO和Y2O3显著降低玻璃的特征温度,但Fe2O3和CeO2的影响较小;加入适量添加剂能显著改善玻璃的化学稳定性,其中加Y2O3的耐酸性最好,加CeO2的耐碱性最好。