高掺量稀土磷酸盐玻璃化学稳定性的研究

稀土掺杂的磷酸盐玻璃作为激光介质和特种光学玻璃材料,其化学稳定性研究是至关重要的.本文主要研究了掺加10mo1%和15mo1%Sm2O3的P2O5-BaO-Al2O3体系玻璃的化学稳定性,研究结果表明:玻璃的耐水性能受玻璃中离子含量的影响较大,Al3 和Sm3 离子的含量越高,结构越稳定,耐水性能越好;玻璃的耐酸性能与结构中阳离子的极化能力(Z2/r)有关,Z2/r越大,耐酸性能越好,而且玻璃的侵蚀是渐缓的,这是由于玻璃表面形成了一层明显的覆盖层所致;玻璃在碱性介质中的侵蚀机理是磷酸盐长链末节的金属离子被水化,产生P-O-P断键,形成正磷酸盐溶解到溶液中,同时,随着稀土离子的增加,耐碱性能变差.     

碱金属氧化物对P_2O_5-ZnO-R_2O玻璃物化性能的影响

用传统高温熔融法制备了组成为35P2O5-50ZnO-15R2O的玻璃,研究了碱金属氧化物总摩尔量不变情况下,不同Na2O、K2O、Li2O含量对玻璃密度(ρ)、热膨胀系数(α)、玻璃转变温度(Tg)、化学稳定性及结构的影响。结果表明:随着K2O/(Na2O+K2O)比值的增大,玻璃的ρ逐渐减小,α、Tg逐渐升高。加入异种碱可以提高玻璃的耐水性。同时含有3种碱金属氧化物的玻璃的性能更加优越。玻璃由偏磷酸盐及焦磷酸盐构成。     

ZnO-B_2O_3-P_2O_5无铅玻璃结构的红外光谱研究

借助于红外光谱研究了ZnO-B2O3-PzO5磷酸盐玻璃的结构,分别讨论了玻璃中B2O3/ZnO组成的变化和P2O5/ZnO组成的变化对磷酸盐玻璃结构的影响.结果表明:玻璃中硼氧三角体[BO3]随B2O3含量的增加而增多,而硼氧四面体[BO4]减少,当B2O3≥30%(摩尔含量)时,[BO3]急剧增多,导致玻璃的化学稳定性先缓慢下降后急剧下降;随P2O5含量的增加,[BO3]减少而[BO4]增加,当P2O5≥45%(摩尔含量)时,玻璃中的B3+主要以硼氧四面体[BO4]的形式存在.     

ZnO-MgO-P2O5磷酸盐玻璃酸溶机理研究

采用表面失重法分析40ZnO-10MgO-50P2O5玻璃在酸性溶液中的溶解过程.实验结果表明:含二价金属阳离子的磷酸盐玻璃在水中溶解速度缓慢,但在酸性溶液中,因R2 和H 离子交换加速,破坏了结构的稳定性,磷氧基团很容易发生水解,在pH＜3时,玻璃的溶解速率会急剧增大.溶解速率随温度升高呈现指数增加的趋势,溶解活化能随pH值的升高而降低;在高浓度盐酸溶液中,溶解速率随浓度变化出现极值,这一切均应归于H 和H2O活度的双重作用;通过对失重曲线变化的研究发现:玻璃的溶解过程分为两个阶段,第一阶段失重量与时间平方根成正比,第二阶段失重量与时间成正比,说明玻璃表面的水化层经历了形成、发展和稳定的过程.     

高掺杂氧化镝的BSA玻璃的制备稳定性研究

为了研究高掺杂稀土情况下B2O3-SiO2-Al2O3体系玻璃的成玻璃性能,玻璃受到不同的化学溶液侵蚀时的抗腐蚀能力,及其腐蚀的机理与规律.通过采用扩张选点方法,探讨了的玻璃的形成区域图;采用UV3101-PC型分光光度仪,DTA和粉末失重法等测试手段研究了玻璃的化学稳定性.通过比较不同的H 浓度,不同场强的稀土离子,以及玻璃表面覆盖层等影响因素对玻璃化学腐蚀速率的影响规律,结果表明,BSA玻璃具有较好的玻璃形成能力;化学侵蚀过程中由于稀土离子的氢氧化物扩散与H 离子交换作用会影响玻璃化学侵蚀程度,因此玻璃耐酸性最差,耐碱性最好;稀土离子的场强越大,玻璃的抗腐蚀能力越强,化学稳定性越好;随着时间的延长由于玻璃表面产生了覆盖层,从而使得玻璃的溶解速率减缓.     

稀土发光玻璃的制备与性能研究

利用高温固相合成法在还原气氛中,合成了新型长余辉发光粉CaxSr1-xAl2O4:Eu 2 ,并以硼酸盐体系玻璃B2O3-(Na,K)2O-XO和硅硼酸盐体系玻璃SiO2-B2O3-(Na,K)2O-X2O-XO 的低熔点玻璃作为载体,掺杂该发光粉合成了稀土蓄光发光玻璃.实验改进了合成发光玻璃的热处理方法,提出二阶段的热处理方案,确定了发光玻璃的最佳合成温度分别为820℃和880℃.并根据SEM结果,对两种发光玻璃的表面质量及发光强度进行了对比分析,发现合成的硼硅酸盐发光玻璃的稳定性和发光效果要好于硼酸盐发光玻璃.     

K_2O-MgO-Al_2O_3-P_2O_5-B_2O_3系统玻璃分相和光色性之间的关系

为了获得一种具有良好光色性能的磷酸盐光色玻璃,选择了 K_2O-MgO-Al_2O_3-P_2O_5-B_2O_3系统作为基础玻璃,以 AgX 为光敏成分,研究了玻璃分相和光色性之间的相互关系。用分子光谱、SEM,EDAX 和 XRD 等研究了2~#分相玻璃的相组成、相形貌。实验结果表明,光色玻璃中光敏相不仅是 AgCl 和 NaCl 固溶相组成,而且富集于液滴相中。玻璃的热处理以及相应热处理条件下分相形貌的观察结果表明:在一定的温度范围内,随着热处理温度升高,玻璃的分相程度增大,增强了玻璃的变暗程度,但相应地降低了光色玻璃的退色速率。     

TiO2对CaO-Al2O3-SiO2系玻璃晶化机理的影响

使用差热分析（DTA）方法研究了TiO2对CaO－Al2O3－SiO2系玻璃晶化机理的影响，发现在CaO－Al2O3－SiO2系玻璃中，引入TiO2有助于玻璃网络聚合程度的降低，从而导致玻璃的粘度减小，转变温度Tg和析晶峰温度Tp的降低.玻璃的析晶难易程度和析晶峰温度的高低不存在相互对应关系．CaO－Al2O3－SiO2系玻璃中，不管是否加入TiO2，均以表面晶化为主，TiO2的晶核剂效果不显著．充分的核化热处理也不能促使含TiO2的CaO－Al2O3－SiO2系玻璃发生体积晶化，TiO2的含量越高，核化热处理后玻璃的表面晶化效果越显著．     

不同磨料对微晶玻璃化学机械抛光的影响

为了提高微晶玻璃化学机械抛光(CMP)的材料去除速率(MRR),降低其表面粗糙度,利用自制的抛光液对微晶玻璃进行化学机械抛光,研究了4种含不同磨料(Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ce O2)的抛光液对微晶玻璃化学机械抛光MRR和表面粗糙度的影响.利用纳米粒度仪检测抛光液中磨料的粒径分布和Zeta电位,利用原子力显微镜观察微晶玻璃抛光前后的表面形貌.实验结果表明,在相同条件下,采用Ce O2作为磨料进行化学机械抛光时可以获得最好的表面质量,抛光后材料的表面粗糙度Ra=0.4 nm,MRR=100.4 nm/min.进一步研究了抛光液中不同质量分数的Ce O2磨料对微晶玻璃化学机械抛光的影响,结果表明,当抛光液中Ce O2质量分数为7%时,最高MRR达到185 nm/min,表面粗糙度Ra=1.9 nm;而当抛光液中Ce O2质量分数为5%时,MRR=100.4 nm/min,表面粗糙度最低Ra=0.4 nm.Ce O2磨料抛光后的微晶玻璃能获得较低表面粗糙度和较高MRR.     

氧化锆复合Bi_2O_3-BaO-SiO_2-R_xO_y玻璃封接材料性能研究

在玻璃中复合脊性骨料是固体氧化物燃料电池(SOFC)封接材料研究热点.实验选定在Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy(简记为BiBaSi)玻璃体系中复合10wt%～30wt%的ZrO2颗粒来改善玻璃在高温下的封接性能.结果表明,ZrO2复合BiBaSi玻璃后,复合体系热膨胀系数略有增大;随着ZrO2含量增多,复合封料适宜使用温度逐渐提高,从基体BiBaSi玻璃的720℃到BiBaSi-10Zr、BiBaSi-20Zr、BiBaSi-30Zr的780、860和900℃;氧化锆加入到基体玻璃中,一部分作为脊性骨料存在于玻璃相中,维持了高温封接要求的形状和尺寸;另一部分逐渐进入了玻璃网络中,促进玻璃结晶生成新的物相Bi4Si3O12;两种晶体相共存于玻璃相中,提高了复合体系封接的稳定性.通过改变氧化锆加入量,可以有效调控封接材料相关性能,满足SOFC封接要求.     

酸碱处理对磷酸盐激光玻璃表面的侵蚀研究

通过添加重金属钡的酸碱溶液, 在不同外界条件下, 研究了磷酸盐激光玻璃表面结构在酸碱侵蚀过程的反应机理. 结果表明, 酸碱对磷酸盐激光玻璃的侵蚀过程主要包括金属阳离子析出和[PO₄]网络结构破坏等两个重要过程. 金属阳离子的析出主要是非桥氧结构P-O-M(M为K⁺、Ba²⁺、Al³⁺等阳离子)在酸碱作用下生成P-O-H基团, 而[PO₄]网络结构的破坏则是指玻璃网络原有的Q²结构在酸碱的侵蚀下逐渐向Q¹和Q⁰转变. 据此, 推导了磷酸盐激光玻璃在酸碱侵蚀过程中的反应模型.     

The dissolution of Na2O-MgO-CaO-SiO2 glass in aqueous HF solutions

The dissolution (or etching) of a multicomponent (Na₂O-MgO-CaO-SiO₂) silicate glass in aqueous HF solutions is studied. The solutions were chosen in the systems HF-HNO₃-H₂O, HF-HCl-H₂O and HF-H₂SO₄-H₂O, and the temperatures varied from 25 to 60° C. SEM micrographs of the glass surface after etching show an orange peel surface structure which develops during etching and which originates from surface flaws. The dissolution rate of the glass was found to increase with higher HF concentration, higher strong-acid concentrations and higher temperatures. The dissolution rate is determined by the reaction of HF molecules and HF₂ ions with the Si-O-Si grouping surrounding the SiO₄ tetrahedron. In the multicomponent glass some of these bonds are non-bridging due to the presence of Na₂O, CaO and MgO, increasing the dissolution rate significantly. H⁺ ions introduced by adding strong acids to the etch solution adsorb on the surface and catalyse the dissolution reaction. Several models used to describe the relation between the dissolution rate and the H⁺ concentration are discussed.     

BaFe12O19／Al2O3—SiO2—K2O微晶玻璃陶瓷的柠檬酸Sol—Gel合成及其微波性能的研究

采用柠檬酸sol-gel工艺合成了BaFe12O19/Al2O3-SiO2-K2O微晶玻璃陶瓷，并对其介电常数及其磁导率在1MHz～6GHz下的变化规律进行了研究。结果表明，BaFe12O19/Al2O3-SiO2-K2O微晶玻璃陶瓷的合成与体系中Fe/Ba、烧结温度密切相关；其介电常数、磁导率基本都随测试频率的增加而下降；介电损耗值最大可达到0.30，磁损耗值较小。     

Rißbildung in Elementarglasfasern durch Einwirkung korrosiver Medien und erhöhter Temperatur

Crack Initiation in Glass Fibres Under the Influence of Chemical Environment and High Temperature Specific interactions between chemical environments (distilled water, hydrochloric acid, and sulfuric acid) and the glass fibre generate stress corrosion cracking in the glass fibre surface. The etching of glass fibre effects either axial or spiral cracks in the glass fibre surface. These effects depend on the fibre diameter, the etching time and the chemical environment. Crack initiation generates a drop of tensile stresses. At least the glass fibre crumbles with increasing etching time. The reasons for this phenomenon are residual stresses in the glass fibre. Therefore it is necessary to know something about residual stresses. Strict etching procedures lead to definite crack structures in glass fibres and should indicate the kind of residual stresses in connection with strength tests.     

A study of the corrosion resistance of glass fibre reinforced polymers

Specific interactions between chemical environments (hydrochloric acid, sulphuric acid and distilled water) and glass fibre cause stress corrosion cracking in the glass fibre surface. The etching of the glass fibre gives rise to an extraction process. Axial or spiral cracks can then be observed. These effects depend on the fibre diameter, the etching time and the chemical environment and cause a drop in tensile stresses. The glass fibre crumbles with increasing etching time.Strict etching procedures lead to definite extraction processes and crack structures in the glass fibres and will be discussed in connection with strength tests.In addition to investigations of individual elements, e.g. glass fibres, it is also possible that whole glass fibre reinforced composites are damaged during service under the influence of aggressive surrounding media. In such cases, circular or spiral-shaped cracks can also be observed preferentially in the glass fibre. The fibres can then no longer contribute to an increase in strength and the result is the untimely failure of the composite material.     

湿法刻蚀对ZnO∶Al透明导电薄膜结构与性能的影响

室温下通过直流磁控溅射Al2O3掺杂3％(质量分数)的ZnO靶材制备了厚度约1μm、结晶度高、表面平整光滑的ZnO∶Al透明导电薄膜.研究盐酸、王水和草酸溶液对ZnO∶Al薄膜的湿化学刻蚀行为,分析刻蚀对薄膜微观结构、光刻图案、电学和光学性能的影响.结果表明,刻蚀对薄膜的结晶取向性无影响;经盐酸、王水和草酸刻蚀后薄膜的电阻率略有增大,从7.4mΩ·cm分别增大到8.7mnΩ· cm、8.8mQ·cm和8.6mΩ·cm;透光率略有下降,从80％分别下降到76％、77％和78％.0.5％的盐酸刻蚀可以获得结构良好的陷光结构.薄膜在盐酸中刻蚀速率快,易产生浮胶;在草酸中刻蚀图案清晰,但存在残留;在王水中刻蚀图案清晰且无残留.     

CoFe2O4/TiO2复合体的制备及微波电磁特性

以钛酸丁酯和金属盐酸盐为原料,采用溶胶-凝胶工艺在不同加热温度下制备COFe2O4/TiO2复合体.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析产物的结构组成和形貌特征,用矢量网络分析仪测试样品在8～12GHz频率范围内的微波电磁性能.结果表明,复合体生长过程中两相组分晶体各自析出长大,没有新的物相产生,复合体的生长对热处理温度依赖性较大.前驱液pH在4～5范围内,经800℃热处理后,得到结晶度良好的CoFe2O4/TiO2微晶,平均粒径为320～400nm,复合体在X波段具有一定的电磁损耗.     

稀土Sm2O3掺杂钙硼硅发光玻璃的光致发光行为研究

用高温熔融法制备了掺杂Sm2O3的CaO-B2 O3-SiO2(CBS)发光玻璃材料,并对其光谱学特性进行了研究。紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱表明Sm2O3掺杂发光玻璃在紫外区有较强吸收并在可见光区具有良好的透过率。光谱学测试表明,掺杂发光玻璃在404nm激发下出现Sm3+的特征发射峰,峰值波长分别位于565.8、602.8和650.4nm。同时,Sm2O3掺杂发光玻璃的荧光发射强度随Sm2O3掺杂摩尔分数的增加出现浓度猝灭效应,其Sm2O3掺杂猝灭浓度约为0.10%(摩尔分数)。此外,在365nm紫外光照射下,Sm2 O3掺杂发光玻璃呈现出红橙色发光,表明其具有将紫外光转换成红橙光的能力,可以进一步应用于光转换和光发射领域。     

Microstructuring of stainless steel implants by electrochemical etching

The effects of electrochemically enhanced etching on stainless steel coronary stent surfaces have been investigated in respect to their applicability as surface modifications prior drug-coating. Two methods have been investigated, one basing on grain boundary etching with diluted HNO₃ and the other one on hydrochloric acid etching. The etching current was in the range of 30–200 mA which accounts for 0.34–2.28 mA/mm2 surface. Grain boundary etching produced a micro-furrowed surface providing volume for the coating drug. The theoretical volume offered by the furrows was calculated on the basis of laser perthometry and was determined to be 0.146 mm3/cm2. With the hydrochloric acid etching method it was possible to generate an evenly rough, terraced surface. Both surfaces have been coated with Rapamycin in ethanol (20 mg/mL) and examined under SEM after dilatation. It was shown that a uniform drug layer is maintained after dilatation of the stent and little flaking is visible. Quantification of the amount of Rapamycin yielded 21.4 μg/mm2 for the electropolished stents, 36.6 μg/mm2 for the grain-boundary etched stents and 27.7 μg/mm2 for the hydrochloric acid etching after dilatation. For the grain boundary etched stents an improved drug adhesion was found, while the hydrochloric acid etchings resulted in a deterioration of the adhesion properties.