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若干硫系玻璃黏度变化速率的结构起源探索

2021-06-09祖成奎陶海征刘永华

硅酸盐通报 2021年5期

周 鹏,赵 华,祖成奎,陶海征,刘永华,张 瑞,陈 玮

(1.中国建筑材料科学研究总院有限公司,玻璃科学研究院,北京 100024; 2.武汉理工大学,硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉 430070)

0 引 言

硫系玻璃具有优异中长波红外透光性、高折射率、低折射率温度系数、高化学稳定性等特性,是一类公认的优良红外光学材料[1-3],作为新一代温度自适应红外光学系统核心透镜材料,其已被广泛应用于军用和民用红外光学系统中。表1列出了国际上常见的硫系玻璃牌号,Ge-As-Se硫系玻璃是应用最广泛的商用硫系玻璃体系之一[4]。

Ge-As-Se体系具有较大的玻璃形成区,可根据光学系统的设计要求,制备具有特定折射率、折射率温度系数的硫系玻璃,降低红外成像系统的设计难度。黏度是硫系玻璃一个重要的物理性质,是熔化、澄清及成形等诸多玻璃制备工序控制的重要指标[5-7],黏度对于理解玻璃化转变和弛豫现象也至关重要[8-9]。研究Ge-As-Se硫系玻璃黏度与结构的关系可以理解黏度与成分的微观联系,获取黏度随成分的变化规律。通过获取玻璃熔体黏温方程,根据黏度随温度变化速率的计算,可以得到玻璃的料性,对探索具有特定折射率、折射率温度系数硫系玻璃的熔制工艺具有重要的意义。

表1 几种典型的商用硫系玻璃品种及其性能参数[4]Table 1 Several kinds of typical commercial chalcogenide glasses and their performance parameters[4]

本文采用熔融淬冷法制备Ge33As12Se55、Ge22As20Se58、Ge10As40Se50、As40Se60、Se硫系玻璃,采用流变仪测试各组成硫系玻璃的黏度值,进而确定各样品的Vogel-Fulcher-Tammann方程参数,并获取相应的料性参数。利用拉曼光谱对结构进行分析,进而对GexAsySe100-x-y硫系玻璃的料性与玻璃网络结构之间的联系进行探索。……

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