缺乏SiO₂、B₂O₃、P₂O₅和GeO₂等玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體的新型氧化物玻璃由于其特殊的結(jié)構(gòu)組成,從而具有超高折射率等優(yōu)異的光學(xué)性能,在激光、鏡頭、顯像、閃爍發(fā)光等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是這種新型氧化物玻璃的玻璃形成能力低,易析晶且熔點(diǎn)高,無法用傳統(tǒng)的熔融冷卻法進(jìn)行制備。無容器凝固技術(shù)可以有效抑制由容器壁接觸導(dǎo)致的非均勻形核,使熔體達(dá)到深過冷狀態(tài)并實(shí)現(xiàn)快速凝固,制備出不含傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)形成體的新型氧化物玻璃材料。然而,無容器凝固技術(shù)得到的樣品尺寸極其有限,通常為3-5mm,限制了其發(fā)展應(yīng)用。為了獲得大尺寸新型無網(wǎng)絡(luò)形成體玻璃,本論文采用了非晶粉末燒結(jié)的方法。首先通過無容器凝固技術(shù)制備出玻璃小球,然后經(jīng)過破碎研磨得到非晶粉末,在溫度動(dòng)力學(xué)窗口ΔT內(nèi)進(jìn)行熱壓燒結(jié),在保持非晶的前提下,實(shí)現(xiàn)了非晶粉末的快速致密化,得到了大尺寸新型氧化物玻璃。本論文分別制備了La₂O₃-TiO₂-SiO₂

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

35La2O3-(0.65-x)Nb2O5-xTa2O5玻璃的折射率分布和近紅外波段透過率

ＡЩ?手械姆植際薔?群退婊?�。�?些研究表明氣懸浮法是一種有效的方法來制備稀土離子分布均勻的玻璃。成茵等[17,18]研究了碲酸鹽玻璃中的上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象。李建強(qiáng)等[19-21]采用無容器凝固技術(shù)成功制備了Nb2O5-La2O3-ZrO2上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)玻璃，并且探討了La2O3含量和熱處理溫度對(duì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光的影響，La2O3的加入會(huì)影響樣品的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)其含量為10%時(shí)，Nb2O5-La2O3-ZrO2上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)玻璃的熱穩(wěn)定性和發(fā)光性能最好；熱處理溫度對(duì)樣品的影響，并不是線性關(guān)系，隨著熱處理溫度的增高，樣品的發(fā)光性能先降低后增高。圖1-2(a)在980nm激發(fā)下Er3+/Yb3+共摻雜TLT玻璃的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜，(1)2H11/2→4I15/2,(2)4S3/2→4I15/2,(3)4F9/2→4I15/2，內(nèi)插圖顯示在980nm激發(fā)下具有12.3mW的TLT玻璃。(b)TLT玻璃中Er3+/Yb3+的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制的示意圖。Fig.1-2(a)UpconversionemissionspectrumofEr3+/Yb3+co-dopedTLTglassunder980nmexcitation.(1)2H11/2→4I15/2,(2)4S3/2→4I15/2,(3)4F9/2→4I15/2.InsetshowsTLTglassunderthe980nmexcitationwith12.3mW.(b)SchematicillustrationoftheupconversionluminescencemechanismsofEr3+/Yb3+inTLTglass.1.2.4無容器凝固技術(shù)制備亞穩(wěn)相光纖材料Weber等[22]通過改進(jìn)氣動(dòng)懸浮裝置后，成功制備出YAG組分玻璃光纖，具體的方法是讓YAG熔體處于懸浮狀態(tài)下，此時(shí)YAG熔體依然處于深過冷度狀態(tài)并且具有較高的粘度，然后通過一個(gè)金屬細(xì)針從懸浮的YAG熔體中牽引出光纖的一端，拉制出玻璃光纖，其裝置和制備得到的YAG組分玻璃光纖樣品如圖

71-3所示。該方法制備得到的YAG組分玻璃光纖樣品克服了傳統(tǒng)SiO2管線透光波長(zhǎng)范圍小的缺陷，使光能在波長(zhǎng)更高的范圍內(nèi)透過，在光纖領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。圖1-3懸浮熔煉方法拉制光纖原理示意圖與YAG組分玻璃光纖樣品Fig.1-3DiagramoftheapparatususedtomakefibresfromlevitateddropsofundercooledmoltenoxidesandphotographofglassfibrespulledfromundercooledmoltenYAG-compositionmaterials.1.2.5無容器凝固-非晶晶化法制備透明陶瓷通過無容器凝固技術(shù)可以獲得某些難熔氧化物玻璃前驅(qū)體材料，然后通過非晶晶化法得到其透明陶瓷，即通過簡(jiǎn)單的熱處理使之析晶，從而得到光學(xué)透過性好的玻璃陶瓷。通過控制退火的溫度、時(shí)間等工藝參數(shù)，有利于阻止晶粒長(zhǎng)大，獲得納米透明陶瓷。法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院（CNRS）的Allix等[23-26]道了BaAl4O7、Sr3Ga2O6和Sr3Al2O6透明陶瓷的制備，得到的透明陶瓷材料具有超高的透過率，例如Sr3Al2O6透明陶瓷在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)透過率達(dá)到了90%以上，這是因?yàn)橥ㄟ^無容器凝固-非晶晶化法得到的樣品高度致密，從微觀結(jié)構(gòu)看，樣品的內(nèi)部幾乎不含氣孔，并且具有非常薄的晶界，從而大幅減少了由氣孔和晶界導(dǎo)致的光散射。Sr3Al2O6透明陶瓷的紅外截止波長(zhǎng)較高，透光波長(zhǎng)范圍較大，在制備過程中摻雜稀土離子Eu3+后還能擁有良好的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能。另外，Allix團(tuán)隊(duì)在研究Al2O3-BaO透明陶瓷的過程中，還發(fā)現(xiàn)BaAl4O7-BaAl2O4復(fù)相陶瓷的透明度比純BaAl4O7陶瓷的透明度高，這是因?yàn)樵贐aAl4O7-BaAl2O4復(fù)相陶瓷中納米尺度的BaAl2O4晶�？梢砸种艬aAl4O7晶粒的長(zhǎng)大，從而減少了材料雙折射導(dǎo)致的光散射，而且得到的樣品保留了BaAl4O7的閃爍特性，這種新型復(fù)相陶瓷表現(xiàn)出更簡(jiǎn)便的制備過程，特別是玻璃成型過程，可以進(jìn)一?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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