特种玻璃资料总结

走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。——王凡路在脚下，脚比路长。1．简述玻璃的共性。①各向同性②无固定熔点③亚稳定性④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。成型温度范围的选择流变性的大小快速通过结晶倾向区而不析晶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，花纹不清晰（3）弹性对成形的作用粘滞性：粘度为106Pa·s以下；粘弹性：粘度105或106至1015Pa·s；弹性：粘度1015Pa·s以上。对多数玻璃的成型范围为102~106Pa·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。走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。——王凡路在脚下，脚比路长。比热：成型过程中需要放出的热量；导热率：表示单位时间内传热的量；透热性：红外线与可见光的透过能力；表面辐射强度：玻璃表面辐射热量的能力；热膨胀：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：(1)晶相和玻璃相的比例可以任意调节;(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;(3)微晶玻璃材料的晶粒尺寸容易控制;(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？走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。——王凡路在脚下，脚比路长。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①制造大尺寸棒状玻璃（有的达2米多）时，除浇注成型外，还可采用底部拉棒的工艺。②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）。③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）。④提高玻璃的光学均匀性。（2）制备工艺①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②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：PtO2→O2＋Pt↓走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。——王凡路在脚下，脚比路长。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）。③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。④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非激活吸收（对1.06um的光吸收较高，玻璃的成品率只有6～8％）。⑤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。①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。②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：③照射停止后，银原子与其附近的卤素原子发生可逆化合反应，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。nXnAgnAgX)(暗化状态(Ag)nAgn走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。——王凡路在脚下，脚比路长。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①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350nm扩展到550nm，如再添加AgI，又可由550nm扩展到650nm），不论是Cl还是Br都可，如含两种卤素则更容易感光。②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①铅、碱金属、硼酸的含量显著影响变暗和退色速率；②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。走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。——王凡路在脚下，脚比路长。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、皮玻璃的透明性有特别高的要求，其光吸收系数应远小于0.001cm-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450～600℃之间，封接温度为380～400℃。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）化学稳定性的要求走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。——王凡路在脚下，脚比路长。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。（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（contactstart-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20Gb/in2）。在降低飞行高度的同时走到哪一步就该爱哪一步的生活，越努力，越幸运。——王凡路在脚下，脚比路长。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产镀膜玻璃的工艺流