特种玻璃资料总结

1、走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。王凡1 简述玻璃的共性。 各向同性 无固定熔点 亚稳定性 性质变化的连续性跟可逆性2 简述玻璃的形成条件。（1） 黏度对成形的作用 玻璃的黏度随温度下降而增大的特性是玻璃制品成形和定形的基础。l 成型温度范围的选择l 流变性的大小l 快速通过结晶倾向区而不析晶l 自动调节制品的厚薄可进行局部反复加工2） 表面张力对成形的作用 表面张力表示表面的自由能，使表面有尽量缩小的倾向，是温度和组成的函数。· 使自由的玻璃液滴成为球形。· 玻璃纤维、玻璃管的拉制中自然得到圆形；· 在爆口和烘口时，使边缘变圆；玻璃板收缩，锐角变圆，

2、花纹不清晰（3）弹性对成形的作用l 粘滞性：粘度为106Pa·s以下；l 粘弹性：粘度105或106至1015 Pa·s；l 弹性：粘度1015 Pa·s以上。 对多数玻璃的成型范围为102106 Pa·s ，已经达到了弹性发生作用的的温度，至少在某些部位已经接近这样的温度。（4）比热、热导率、热膨胀、表面辐射强度和透热性对成形的作用 玻璃成型时的冷却速度决定于外界的冷却条件，也和玻璃自身的热性质有关。l 比热：成型过程中需要放出的热量；l 导热率：表示单位时间内传热的量；l 透热性：红外线与可见光的透过能力；l 表面辐射强度：玻璃表面辐射热量的能力；热

3、膨胀：与玻璃中应力的产生和制品尺寸公差有关系3 简述玻璃熔制过程中的物理化学变化。4 简述烧结法制备微晶玻璃的工艺过程及其优点。烧结法 配料熔制淬冷粉碎成形烧结。 烧结法是通过淬冷后的细小颗粒的界面和表面晶化而形成微晶玻璃，不必使用晶核剂。（利用缺陷成核）烧结法制备微晶玻璃的优点：v (1) 晶相和玻璃相的比例可以任意调节;v (2) 基础玻璃的熔融温度比整体析晶法低，熔融时间短，能耗较低;v (3) 微晶玻璃材料的晶粒尺寸容易控制;v (4) 利用玻璃表面析晶现象，制备晶相比例很高的微晶玻璃材料5 有色玻璃的着色原理有哪些？离子着色剂：是指在玻璃中加入带有颜色的金属离子使玻璃着色。离子着色使

4、用方便，着色丰富，工艺控制相对容易，成本低，是广泛使用的着色方式。常见的离子着色剂有锰化合物、钴化合物、铁化合物、铬化合物和铜化合物等。胶体着色剂：是利用在玻璃中呈细分散状态的胶态粒子对光选择性吸收和散射来使玻璃呈现特定的颜色。胶体粒子的大小在很大程度上决定了玻璃的颜色。胶体着色一般需要进行特殊的热处理工艺过程，才能使玻璃着色，因此生产成本高。半导体化合物微晶着色剂：含硫硒化合物的玻璃，经热处理后，析出半导体的微晶，由于价带中电子的跃迁吸收可见光而着色，其着色效果好，成本较低。常用的半导体化合物微晶着色剂有硒与硫化镉、锑化合物等。6 简述掺钕激光玻璃的制备工艺。(1)制备工艺要求 制造大尺寸棒

5、状玻璃（有的达2米多）时，除浇注成型外，还可采用底部拉棒的工艺。 降低非激活吸收。规定玻璃中有害杂质的含量降低到百万分之几的数量级。（方法：提高玻璃原料的纯度、减少配料及熔制时的污染、选择优质耐火材料）。 避免含结石和其它夹杂物。（防止铂坩埚或铂搅拌器的铂颗粒进入玻璃，引起玻璃棒的破裂）。 提高玻璃的光学均匀性。 （2）制备工艺 铂坩埚熔炼 工艺流程： 原料称量及混合加料熔制澄清搅拌浇注退火研磨抛光检验切割成品 铂坩埚熔炼的改进（目的：减少铂颗粒夹杂物） 因为铂在高温空气中会形成铂的氧化物，这些铂氧化物落到玻璃液中，又会重新还原成颗粒状的白金。 在高温空气中： Pt O2 PtO2 在玻璃液中

6、： PtO2 O2 Pt 采用CO2与CO混合气体作保护气体效果较好。（用氢气或氮气仍可能生成铂颗粒）。 池炉熔炼 适于生产固定品种及大批量的钕玻璃。连续熔炼池炉包括五个互相连续的部分：熔化池、澄清池、搅拌池、玻璃液流出系统、浇注成型装置，其中澄清池、搅拌池、成型装置均采用铂材料。 陶瓷坩埚熔炼 是目前生产钕玻璃的主要方法（坩埚容积已达400L，玻璃量达1000kg）。必须选择合适的耐火材料制造坩埚和搅拌器。一般采用铝硅酸盐耐火材料，有时也采用刚玉或熔融石英材料。除了使用燃料加热坩埚炉外，也有用高频电炉熔炼钕玻璃，坩埚采用石英坩埚及陶瓷材料坩埚。 陶瓷坩埚熔炼工艺方法缺点： 耐火材料杂质引起的

7、非激活吸收（对1.06um的光吸收较高，玻璃的成品率只有68）。 陶瓷坩埚熔炼的改进 采用高纯莫来石制造薄壁坩埚及多层叶浆搅拌器，炉子用碳化硅发热体加热，发展了间歇式陶瓷坩埚拉棒装置，玻璃由底部的长管流出，控制长管周围加热器的温度就可改变玻璃流出速度，玻璃通过模子成型为玻璃棒。 7 简述卤化银光色玻璃的变色原理。 无光照时，卤化银光色玻璃中的亚微观晶相对光的散射极小，玻璃呈现高度透明状态。 在光照下，卤化银产生光化学反应而析出游离态银原子和卤素原子，生成的银原子聚集在一起，生成胶体银(Ag)n，在可见光区引起透过率减少（暗化或着色），反应可表示为： 照射停止后，银原子与其附近的卤素原子发生可逆

8、化合反应，又形成透明的亚微观晶相卤化银，玻璃恢复透明状态，这种光致变色的过程是可逆的。8 例举两例提高光色玻璃灵敏度的方法。 加入少量卤化铜（可使变暗灵敏度提高几个数量级，敏化剂） 铜在玻璃中主要起空穴捕获作用，如下式：  Ag + + Cu+ Ag0 + Cu2+ 即在紫外线照射时，生产的空穴被Cu+捕获，使同时产生的自由电子不能与空穴再复合而容易与Ag +结合形成Ag0，因而提高玻璃变暗的灵敏度。 9 光致变色玻璃性能的影响因素。（1） 不同卤素对光色性的影响 变暗灵敏度随卤素原子序数增加而向长波扩展（AgCl的最佳激活波长为350nm，添加AgBr后可由350 nm扩展到550

9、 nm，如再添加AgI，又可由550 nm扩展到650 nm），不论是Cl还是Br都可，如含两种卤素则更容易感光。 各种不同卤化银在基础玻璃中的溶解度不同，并间接影响光色性能。 （2） 基础玻璃组成对光色性的影响 铅、碱金属、硼酸的含量显著影响变暗和退色速率； 基础玻璃在不同温度下对卤化银溶解度的影响（理想的基础玻璃在高温下对卤化银有较大的溶解度，而在中等温度热处理温度下溶解度较小，加热时过饱和的卤化银就会析出。） （3） 热处理对光色性的影响热处理温度越高 、时间越长导致卤化银微晶颗粒尺寸越大，因而曝光后颜色越深、退色越慢。10 简述电致变色玻璃的工作原理。电致变色玻璃为五层结构，依次为：玻

10、璃、透明导电层、电致变色层、电解质层、离子存储层、透明导电层、玻璃。在上述各种材料组成的电致变色系统中，随着电极中电子（e-）或空穴（h+）及电解质中阳离子或阴离子的同时注入或放出，在电致变色材料层与离子贮存层间发生可逆的电化学反应。对于阴极电致变色材料，随着阳离子和电子的注入，形成着色物质。对于阳极电致变色材料，随着阴离子和空穴的同时注入或阳离子放出，空穴注入（即电子放出），形成着色物质。11 简述玻璃光学纤维的性能要求。(1)折射率芯和皮玻璃的折射率要满足数值孔径的要求，如通讯纤维、激光纤维和光电仪器等，对光导纤维要求数值孔径位于0.01 3.0之间。 (2)光透过率对制造纤维的芯、皮玻璃

11、的透明性有特别高的要求，其光吸收系数应远小于0.001 cm-1。(3)玻璃缺陷 不允许有气泡、条纹和任何夹杂物等存在。12 液晶显示屏LCD对玻璃基板的要求。（1）LCD对基板玻璃平整度的要求 玻璃表面粗糙度；玻璃表面波纹度；玻璃表面翘曲度；（2）LCD对基板玻璃组成的要求 普通的钠钙玻璃用作LCD基板玻璃时，因在加工过程中有碱金属离子特别是钠离子的析出，污染液晶材料并使之失效，因此使用钠钙玻璃作基板玻璃时，必须在其表面涂覆一层SiO2膜，以抑制钠钙玻璃中碱离子的析出。（3）LCD对基板玻璃理化性能的要求 基板玻璃的耐热性能； 基板玻璃的化学稳定性； 在液晶显示器件的生产过程中，要使用许多化

12、学溶剂，进行涂膜和光刻，这就要求基板玻璃具有良好的化学稳定性。 基板玻璃的内在质量。13 等离子显示屏PDP对玻璃基板的要求。(1) 热性能的要求 彩色PDP的前后玻璃基板都需要经过一系列的厚膜印刷和高温烘烤、烧结。通常这些烧结过程温度控制在450600之间，封接温度为380400。因此，彩色PDP基板玻璃的热稳定性对PDP的质量起着非常重要的作用。（2）化学稳定性的要求 在等离子体显示器的生产过程中，要使用许多化学溶剂进行涂膜和光刻，这就要求基板玻璃具有良好的化学稳定性。在各种不同的光刻溶剂的侵蚀下，基板玻璃不能产生可见的缺陷。 （3）电阻的要求 等离子体显示器的前基板上面制作有汇流电极、透

13、明电极、支撑电极等；后基板上则制有与前基板上电极互相垂直的电极与肋条，并涂有荧光粉。在放电空间内充有用作气体电离放电的惰性气体（通常是氖气）。 从PDP的结构可以看出，玻璃基板主要是用来密封内部的放电物质的，它必须保证内部与外部的电绝缘性，因此要求基板玻璃有较高的体电阻14 简述玻璃硬盘玻璃基板的优点。（1）基板材料必须具备一定的力学强度与表面硬度盘片在工作过程中与会受到许多力的作用：如盘片的重力、盘片随主轴高速旋转而产生的离心力、高速旋转时硬盘空气湍流对盘片的作用力等；运输与携带过程中还会由于各种机械震动而使盘片受到冲击。但是，在整个盘片中，由于磁性层、衬层、润滑层都是薄膜结构，基本上不具备

14、必要的力学性能，因此，盘片的机械性能主要由基板提供。（2）具有较大的弹性模量 盘片以较高的转速旋转有利于硬盘快速读写数据，但随转速的提高，硬盘内空气湍流对盘片的作用会急剧增大，盘片在此作用下会产生不规则振动，对盘片会造成极大伤害；并且振动的振幅随主轴转速增大而增大，达到一定程度时，盘片会扭曲变形，使整个硬盘损坏。目前普通硬盘的转速为5400转/分钟，部分高档硬盘转速已达7200转/分钟，IBM和日本日立公司等都发布了12000转/分钟的硬盘，正在向14000转/分钟发展，那时盘片受到的作用力更大。 由于材料的抗弯性能及共振频率与其弹性模量关，为了得到较高的转速，基板材料需具有较大的弹性模量。（

15、3）基板材料必须具有非常光滑平整的表面 以得到较低的飞行高度。当硬盘处于非使用状态时，盘片是静止的，磁头与盘片相接触；当进行读写操作时，盘片随主轴按设定的转速相对磁头旋转，而磁头相对于盘片径向移动，这种操作方式称为接触启动/停止（contact start-stop，简称CSS）。磁头与盘片间是很小的距离，此距离称为飞行高度d，是提高盘片存储密度的控制因素。飞行高度d越低，存储密度越大。（d已从1997年约50nm降低至目前的接近10nm，而存储密度相应由几个Gb千兆字节/in2提高到20 Gb/in2）。在降低飞行高度的同时必须考虑到盘片与磁头间的静摩擦/摩擦。磁头与盘片间的空气层越薄，就越

16、难以阻止磁头与盘片间的过多接触与作用，解决的办法就是使盘片表面非常光滑平整，而盘片上的各薄膜层的平整性是由基板表面特性所决定的，欲得到较低的飞行高度，基板材料必须具有非常光滑平整的表面。 （4）基板具有很好的化学稳定性，受水气等影响较小。15 简述两种离线法生产热反射镀膜玻璃的工艺。离线法生产热反射镀膜玻璃的工艺主要有真空热蒸发和磁控溅射等。（1）真空蒸发法 真空蒸发法是PVD技术中发展最早、成本最低的方法。该法是将合金丝材料装在钨螺旋蒸发器上，在真空的情况下 (真空度达10-2Pa)，通过大电流、短时间的快蒸，使合金丝原子或分子沉积到玻璃表面上，从而形成牢固的合金膜。 采用真空蒸发镀膜技术生

17、产镀膜玻璃的工艺流程为：玻璃切片清洗蒸发镀膜高温烘烤成品包装。（2）磁控溅射法: 真空磁控溅射镀膜方法是将成膜材料作为靶子，在阴极上通550V的高电压后，当真空度达到一定程度时，便产生辉光放电等离子体，通入真空室的溅射气体离解成带正电的离子和电子，带正电的气体离子被阴极表面吸引，并冲击靶子，使靶子发射出原子，然后沉积到玻璃表面上，逐渐积累形成膜，磁铁产生的磁场把从阴极表面发射的再生电子束缚住，这样，使电子和气体原子磁控作用增加，产生更多的离子，提高了溅射速度。16 例举一种热膨胀微晶玻璃的制备过程及应用。Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的制备配合中主要含有SiO2，Al2O3, Li2C

18、O3三种化合物，并加入少量改性用碱土金属氧化物、澄清剂及成核剂（TiO2和ZrO2）。将混合均匀的配合料放入刚玉坩埚内，加热至熔化，熔化温度为12001300ºC，将熔体浇注到石墨模中成型，然后放入马弗炉中于540ºC退火，制的透明玻璃。低热微晶玻璃的应用：低热膨胀微晶玻璃也可用作防火材料,由于其对人体无辐射、无危害、硬度高、耐腐蚀,不论是做装饰材料还是作为特殊环境的保护材料,都是其它材料不能与之相比的。通过引入不同的着色剂和设计不同的热处理工艺,还可以得到各类不同颜色的微晶玻璃。由于其比重轻、可做成超薄片、施工方便,容易被市场接受,特别是酒店、宾馆及公共娱乐场所的安全通道

19、,采用低热膨胀防火微晶玻璃做防火墙,不但美观还能挽救很多身处火险中人的生命,并减少由于大火所带来的损失。17 影响玻璃机械性能的因素有哪些？1） 化学键与化学组成 玻璃的键强包括各种的强度及数目。 键强大，机械强度好。 结构网络紧密，强度好。2） 微不均匀性玻璃中都存在着微相和微不均匀结构，相邻两相间成分不同且结合力弱，膨胀系数不一样，易产生应力，强度下降。3）宏观和微观缺陷缺陷处应力集中，导致裂纹产生与扩展。4）活性介质 渗入裂纹，象楔子一样使裂纹扩展，起化学作用，使结构破坏，如水、酸、碱、某些盐类。5）温度低温时，温度升高，强度下降（裂纹端部分子的热运动起伏现象增加，积聚能量使键断裂）20

20、0时，强度为最低；高温时，强度增加（产生塑性变性，抵消部分应力）6）应力玻璃的残余应力，在多数情况下分布不均匀，将导致其强度大下降。18 简述云母相微晶玻璃可加工的原因及其应用情况。云母相的存在是这类微晶玻璃具有可加工性能的根本原因。这种微晶玻璃的可切削性是因为云母微晶玻璃具有容易解理的特性，并且云母晶体呈交错排列的缘故。当锯齿接触到微晶玻璃，所触及的部分因云母晶体解理而产生裂纹。然而，由于云母晶体是交错排列的，故所产生的裂纹不会像普通陶瓷或玻璃那样无止境地扩展。而只是发生局部性的剥离，因此可以控制加工的进行。 （1）医学领域 医用生物活性玻璃及微晶玻璃是一类新型医用生物材料，主要用于人体硬组

21、织的，骨与齿外伤、骨肿瘤摘除所致空腔、骨组织坏死。 机械加工微晶玻璃按其形成特性和应用场合的不同可分为生物惰性可加工微晶玻璃和生物活性可加工微晶玻璃两类。 生物惰性可加工微晶玻璃主要用于齿科修复材料,如牙冠、贴面和嵌体。这类微晶玻璃以云母类晶体为主晶相。生物活性可加工微晶玻璃在临床上用作骨与齿种植与修复、颌面、脊椎及牙槽嵴萎缩等组织的修复,通常被植入体内。 （2）精密机械工程领域 与传统金属材料相比，可机械加工微晶玻璃具有热膨胀系数易于调节、耐侵蚀、耐磨损、不导电、不导磁、比重轻等突出优点，使其在航空航天及机械密封等领域上得到较早的应用。 （3）电子与微电子方面 由于可切削加工微晶玻璃具有高电

22、阻率、低介电常数、热膨胀系数可调及可通过切、磨、抛光而加工成要求的形状和精度，因此，这种材料可望用作高性能计算机的绝缘基片材料，以替代与钼共烧的Al2O3多层陶瓷绝缘基片，主要用在计算机的主机中，起支撑和联接硅基片的作用。（4）在光学上的应用 Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃因具有接近于零的热膨胀系数、高的抗热震稳定性、透光性和相对较好的可加工性而被广泛地使用。使用范围包括从人们日常生活用的炊具、餐具到现代高科技领域中的激光导航陀螺、反射望远镜、透热线耐热窗、热源保护罩等。 （5）在其它领域的应用 建筑微晶玻璃是世界上最具有发展前景的装饰材料，广泛应用于大型建筑和知名重点工程，其装饰

23、效果和理化性能均优于玻璃、瓷砖、花岗石和大理石板材。如能改善其加工性能，则应用范围将会大大增加。这意味着可切削加工微晶玻璃在建筑业也是大有作为的。可切削加工微晶玻璃在控制污染和新能源应用领域也可找到用途，如前面谈到的汽车排气系统用蜂巢型催化剂载体，用于喷射式燃烧器中消除汽车尾气中的碳氢化合物；在硫化钠电池中作密封剂，在输送腐蚀性液体中作管道和槽等。19 简述氮氧玻璃的结构及制备工艺。 氧化物玻璃中的一部分氧被氮取代（如将Si3N4置换一部分SiO2或用AlN置换一部分Al2O3）而形成的一种新型玻璃称之为氮氧玻璃。在硅酸盐玻璃中引入N后，氮（N）置换氧（O）发生了如下变化：一些N原子和三个硅原

24、子结合，其他的N原子和两个硅原子结合。当N原子和三个硅原子结合时，氮氧玻璃的网络结构较完整，使得氮氧玻璃的机械性能和化学性能得以提高。熔融法研究表明，Si3N4-SiO2-Al2O3，Si3N4-SiO2-MgO，AlN-SiO2-Y2O3等系统的成分能形成氧氮玻璃。（1） 原料：配方中各组分可以是氧化物或其它化合物，N以Si3N4加入，也可以其它含氮化合物如AlN、Li3N、或Mg3N2引入；澄清剂F以AlF3、MgF2、LiF、ZnF2及CaF2的形式加入，也可以加入其它卤化物或硫化物作澄清剂。N及F易挥发，一般挥发量为1040。 （2）气氛：N在玻璃中的溶解度：在还原气氛中明显比在氧化气

25、氛中明显增大（大5个数量级），但还原气氛太强（如PO2<10-10,）则将发生SiO的挥发；而气氛的氧化性太强（如PO2<10-1），则Si3N4将被氧化。因此，熔制气氛为氮气、氩气或其它惰性气体。（3）熔制温度：15001750，可用钨丝炉或感应炉。 20 简述制备多孔玻璃载体的方法。 分相法 选择合适组成的硼硅酸盐玻璃（如8Na2O·24 B2O3·68SiO2wt），经1500熔融后，于500650加热，玻璃就会分离出组成为Na2O-B2O3和SiO2两相，两相呈交联结构状。将这种分相玻璃浸入到浓度大约为5的硫酸、盐酸或硝酸中，溶出易溶解于酸的Na2O-B

26、2O3相，留下SiO2相。由此制得的SiO2 玻璃具有无数连通的微孔多孔玻璃。 发泡法 以粒径0.050.09nm的Na2O-CaO-SiO2玻璃粉、发泡剂、隔离剂、碱土金属盐或碱金属盐等为试验原料，将筛分后的玻璃粉与发泡剂等按比例混合，在粘结剂作用下，用滚动造粒法使无聊团聚成球坯。筛分出直径2.53.5mm之间的球坯，以隔离剂隔离后放入电炉中，在800 左右温度下烧结，保温2h，得到孔径在60180m、孔隙率40%以上的多孔玻璃。 溶胶凝胶法 以分析纯正硅酸乙酯、乙酸钠、硼酸为原料，按8.5Na2O-25 B2O3-66.5SiO2（摩尔分数）的化学组成配料，以乙醇和水作为溶剂，盐酸伪催化剂

27、，得到溶胶。将溶胶至于5080 的水浴上恒温脱水、缩聚而得到凝胶。凝胶经干燥脱水和排除有机物后即可得到孔径分布均匀的多孔玻璃。21 氧化钛薄膜自洁净玻璃的工作原理。TiO2的光催化氧化机理当波长小于387.5nm的光子照射TiO2薄膜时，处于价带的电子就会被激发到导带上去，从而分别在价带和导带上产生高活性的光生空穴(h+)和光生电子(e-)，即生成电子-空穴对。在电场作用下和发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。在不同条件下， h+和e-经过一系列反应生成含氧水分子活性物种（-OH、H2O2、O2-等）。由于生成的自由基具有很强的氧化分解能力，可破坏有机物中C-C键、 C-H键、 C-H键、 C

28、-O键、 O-H键、 N-H键等，使TiO2薄膜具有抗菌、分解表面有害气体和有机物的功能。而通过光催化反应在TiO2表面形成的高活性e-则具有很强的还原能力，可以将附着在表面的重金属离子还原成重金属原子，使之更易于去除。TiO2表面超亲水性原理 通常，TiO2薄膜表面与水有较大的接触角（72º±1º），但经紫外光照射后，在TiO2表面形成相互交替的亲水和疏水的微畴，这种结构的微畴起着细小毛细管的作用，使附着于TiO2表面上水的接触角减到5º以下。随着光照时间的延长，这种类似于毛细管的作用也增强，接触角甚至可达到0º，及水滴完全浸湿在TiO2表面，从而显示出很强的超亲水性。光照停止后，表面超亲水性可维持数小时至一周左右，随后慢慢恢复到光照前的疏水状态。22 生物