【功能材料】功能玻璃材料.ppt

* 玻璃半导体的应用 * 　　硫系玻璃薄膜还具有一定的特殊用途。 　　如，在一定能量的激光照射下，结构通常会发生变化。如果控制激光照射的能量，就可获得结构的可逆转变。 利用玻璃薄膜在两种结构状态下对光的透射、反射和衍射性能上的敏锐变化，可制成光存贮材料。 　　由于激光点的尺寸很小，因此能得到高密度、大容量的光存贮器和激光全息记录介质。 * 第六节 非线性光学玻璃 * 　　当受紫外线或日光照射时，由于玻璃在可见光区产生光吸收而自动变色； 　　当光照停止时，玻璃能可逆地自动恢复到初始的透明状态。 　　具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃(也称光色玻璃)。 * 　　许多有机物、无机物有光致变色性能，但是光色玻璃优于其他光色材料。 　　例如，光色玻璃可以长时间反复变色而无疲劳(老化)现象，而且机械强度好，化学稳定性好，制备简单，可获得稳定的、形状复杂的制品。 * 　　光色玻璃大致可以分为三类： 　　掺Ce3+或Eu3+的高纯度碱硅酸盐玻璃； 　　含卤化银或卤化铊的玻璃； 　　由于玻璃结构的缺陷而变成色心的还原硅酸盐玻璃。 目前，研究较多的主要有两种： 　　含卤化银的碱铝硼酸盐玻璃； 　　含卤化银的硼酸盐玻璃及磷酸盐玻璃等。　 * 一、光致变色原理 　　光色玻璃的光色特性是许多可变量的函数，这些可变量包括玻璃的基础组分、光敏相的种类和聚焦状态、分相热处理条件以及其他许多因素。 光色玻璃的变色过程：光照时入射光子将玻璃中的Ag+分解成为Ag和卤素，当光照去除后，卤素仍旧和Ag结合成卤化物。 * 　　光吸收峰值和玻璃所含碱类有关，随着碱金属离子半径的增加吸收带峰值向长波区域漂移； 　　不同的卤化银对玻璃的光色性能也有影响，光吸收峰值随着卤素原子序数的增加而向长波区延伸。 * 　　为了使玻璃具有良好的光色性，即提高对激活辐射的灵敏度和加快色心的破坏速度，在玻璃成分中常常添加敏化剂，如Cu2O。 此外，要求光色玻璃具有两个条件: 　　Ａ、基础玻璃在高温熔化时，卤化银有较高溶解度； 　　Ｂ、温度降低时,卤化银能从玻璃中析出。 卤化物敏化的光色玻璃最突出的优点是使用过程中不易产生疲劳。 * 二、光色玻璃制作工艺 基础玻璃配合料 一定的气氛下高温熔炼 毛坯成型 退火 进行变色性能热处理 按产品要求进行精加工 一般光色玻璃采用熔融法生产，它的基本流程为： * 　　其中，基础玻璃应包括变色组成及必要的敏化剂等；另外，变色性能热处理后，仅当银颗粒在10--20 um时才有光色效应。 除了使用熔融法，还可用离子交换法，将含有卤素、银的Na2O-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃浸入AgNO3熔盐，使Na+与Ag+交换，Ag+进入玻璃表面层，再经热处理使银与卤素聚集成AgX微晶体。 * 　　热处理是光色玻璃制造中的主要工序。 　　经热处理后，变色组成颗粒颗粒长大到一定的尺寸范围(例如银颗粒在10--20 um)才有光色效应。 热处理的温度和时间主要由玻璃的温度--粘度关系决定。热处理温度通常在转变点和软化点之间。避免使用过高的温度，以防玻璃变形或乳浊。 热处理时间在较高温度下只需几分钟，在较低的温度下需要几小时。 * 三、无银的光色玻璃 　　耗费大量的银在经济上不能承受，因此大力开发无银的光色玻璃。 在无银的玻璃加入一些变价的金属氧化物如Ce、Eu、Mn、W、Mo等的氧化物，制成的玻璃经过热处理或用紫外线辐照后，在玻璃中形成了着色中心，使得玻璃在可见光波段的光敏性增加，产生了附加吸收。玻璃就会具有光色性能。　 * 　　例如，用一价铜离子作为添加剂加入玻璃配合料中，得到卤化铜光色玻璃。 　　这种玻璃未经热处理时，在紫外、可见光波段均为透明的； 　　热处理后，透明度显著下降，并出现乳光，且吸收限向长波方向移动。 卤化铜光色玻璃的优点是具有比较快的变暗速度和褪色速度，而且变暗幅度也大。 * 　　在无银的、添加变价金属氧化物制成的各种光色玻璃中，以添加Ce3+、Eu2+离子的光色玻璃的光敏性最低。 　　以镉硼硅酸盐为基的光色玻璃，光化学特性非常稳定，在1250次变暗--褪色循环后，其光色性仍然完好。 * 四、光色玻璃的应用 　　光色玻璃因为具有变暗复明的光色性，在科学技术和人民生活中有着广泛的用途。 　　光色玻璃除已广泛用作制造“太阳眼镜”外，在其他各个领域中也不断地进行开发。 * 　　作为图像记录、全息照相材料的应用； 　　作为情报贮存、光记忆在显示装置的元件中的应用； 书写用光调谐笔，所写的东西在一定时间后自然能消失，不擦黑板； 　　当光色互变性足够快时，可用于光阀、相机镜头、紫外线剂量计等； 作为汽车、