航空玻璃研究进展
空心玻璃微珠增强泡沫材料的研究和应用进展
空心玻璃微珠增强泡沫材料的研究和应用进展路瑶;林佩洁;赵华蕾;王燕萍;王依民【摘要】空心玻璃微珠是一种新型无机填料，经表面改性后，与发泡基体复合，制备新型复合泡沫材料。
同传统发泡材料相比，该复合材料质轻且机械性能优异，在航天航空以及深海开发等领域，特别是制备浮力材料方面，应用前景广阔。
文章综述了空心玻璃微珠表面改性方式、空心玻璃微珠/发泡体复合材料的发泡方法和成型工艺，在此基础上对近年来国内外研究和应用现状进行了介绍。
%Hollow glass beads (HGB) are a new type of inorganic filler.Together with resin matrix,they are a-ble to produce novel compsite foams after surface modification .Compared to ordinary foams , the composites have light weight and excellent mechanical properties .The outstanding properties of HGB filled foams lead to wide usage in the fields of aerospace and deep sea development ,especially in preparing buoyancy materials .The ways to modify HGB,methods of foaming and molding process are reviewed in this article ,and what is more ,the research and appli-cation progress accomplished recently at home and abroad are introduced as well .【期刊名称】《合成技术及应用》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】6页(P18-23)【关键词】空心玻璃微珠;泡沫材料;表面改性;无机填料【作者】路瑶;林佩洁;赵华蕾;王燕萍;王依民【作者单位】东华大学材料科学与工程学院，上海 201620;东华大学材料科学与工程学院，上海 201620;东华大学材料科学与工程学院，上海 201620;东华大学材料科学与工程学院，上海 201620;东华大学材料科学与工程学院，上海 201620; 东华大学纤维材料改性国家重点实验室，上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TU532.6;TQ328泡沫塑料是一种以树脂为主体，内部含有许多微小泡孔的塑料制品。
大型商用飞机客舱舷窗有机玻璃应用进展
季光 明 ． 大型 商用 飞机 旅 客舷 窗有 机玻 璃应 用进 展 机 玻 璃 是 我 国迄 今 为 止 所 有 牌 号 有 机 玻 璃 中
军 用标 准 ，以ＭＩ．一１４ 《 性丙 烯 酸 酯塑 ＬＰ８ Ｅ 改 ８ 料 板 材 》和ＭＩ —一５ ９ Ｂ 《 ＬＰ２ ６ ０ 单层 抗 裂 纹 扩 展 改 性 丙 烯 酸 酯 塑料 板 和 成 型组 件 》代 替 ＭＩ ． Ｌ Ｐ８ ８Ｃ ．１４ 和ＭＩ．一５９Ａ。修订 后 的标 准 把材 ＬＰ２ ６０ 料 按 吸 水 率 分 成 两 类 ，长 期 吸水 率 低 于２９ ．％
图１ 三烯丙基氰脲酸酯分子结构式
法 国Ａｃｙｅ 有 机 玻璃 是 用 德 国Ｐ ｅ ｉｌｓ ｒ ｌｘ ｌｘｇａ
ＧＳ２ ９ 机玻 璃 经拉 伸 定 向 而成 。 由文 献 资 ４ 有
料 获 悉 ，Ｐ ｅ ｉｌｓＧＳ ２ ９ 机玻 璃 的交 联 剂 ｌｘｇａ ４ 有 为 三烯 丙 基氰 脲 酸 酯 。据此 可认 为 ，ＹＢ ＤＭ一 —
交联 定 向拉 伸有机 玻 璃 ，其名 义定 向度 ７ ％左 ０
的 吸 收峰 基 本 相 同 。在 波 数～１５ ０ ｃ １ ６ ｍ一 处有 表征 Ｃ Ｎ结 构单 元 的吸 收峰 ，这 说 明是 由交联 ＝ 剂 三烯丙 基氰 脲酸 酯组 成 的碳氮 六环 的结 构单 元 。美 国Ｔ ｘ Ｓｒｔ 有机玻 璃 的交 联剂 为 甲基 ｅ－ ｔ ｃ ｅｈ 丙 烯 酰胺 。 图４ ，在波 数 １６ ０ １６ ０ｃ １ 中 ５ ～ ９ ｍ一处
相 同 。从 ＹＢ— ＤＭ． ０ １ 、Ａｃｙ ｅ 法 ）、Ｔ ｘ ｒ ｌｘ（ ｅ．
Ｓｒｔ ｔ ｃ 美 ） 机 玻 璃 的红 外 光 谱 图 （ ｅ ｈ（ 有 图２ 、
仿生防冰涂层在航空工业的应用研究
仿生防冰涂层在航空工业的应用研究一、仿生防冰涂层技术概述仿生防冰涂层技术是一种借鉴自然界生物体表面特性，通过模拟其结构和功能来实现防冰效果的高新技术。
这种技术在航空工业中的应用尤为重要，因为飞行安全直接受到冰层积累的影响。
仿生防冰涂层能够显著提高飞机在恶劣天气条件下的性能和安全性。
1.1 仿生防冰涂层技术的核心原理仿生防冰涂层技术的核心原理是模拟自然界中某些生物体表面的特殊结构，如荷叶的超疏水特性、企鹅羽毛的微结构等，这些结构能够减少水分子在表面的吸附和冰层的形成。
通过在飞机表面应用这些仿生涂层，可以降低冰层的附着力，从而提高飞机的防冰性能。
1.2 仿生防冰涂层技术的应用背景航空工业对飞行安全有着极高的要求，而冰层的积累会严重影响飞机的空气动力学性能，增加飞行风险。
传统的防冰技术，如加热系统和化学防冰剂，存在能耗高、环境污染等问题。
仿生防冰涂层技术以其低能耗、环保、长效等优点，成为航空工业研究的热点。
二、仿生防冰涂层技术的研究进展随着科技的发展，仿生防冰涂层技术在航空工业中的应用研究取得了显著进展。
研究人员通过不断的实验和优化，开发出多种具有不同特性的仿生防冰涂层。
2.1 仿生防冰涂层的类型目前，仿生防冰涂层主要分为以下几类：- 超疏水涂层：通过模拟荷叶表面的微观结构，形成超疏水表面，减少水分子的吸附。
- 微纳米结构涂层：模仿企鹅羽毛等生物的微纳米结构，增加表面粗糙度，降低冰层的附着力。
- 光热转换涂层：利用某些材料在光照下产生热量的特性，通过光热效应来融化冰层。
2.2 仿生防冰涂层的制备技术仿生防冰涂层的制备技术也在不断进步，包括：- 化学气相沉积（CVD）：通过化学反应在基材表面沉积一层具有特定结构和功能的薄膜。
- 溶胶-凝胶法：通过溶液中的化学反应制备出具有特定结构的涂层。
- 3D打印技术：利用3D打印技术直接在飞机表面构建出所需的微纳米结构。
2.3 仿生防冰涂层的性能评估为了确保仿生防冰涂层在航空工业中的有效应用，研究人员需要对其进行严格的性能评估，包括：- 抗冰性能测试：评估涂层在不同温度和湿度条件下的防冰效果。
玻璃纤维增强塑料在航空领域中的应用研究
玻璃纤维增强塑料在航空领域中的应用研究玻璃纤维增强塑料(Glass Fiber Reinforced Plastics, GFRP)，是一种由玻璃纤维与热固性或热塑性塑料基体复合而成的材料。
GFRP具有重量轻、耐腐蚀、强度高、维护成本低等优点，因此在航空领域中有着广泛的应用。
本文将从材料特性、应用领域、研究进展三个方面阐述GFRP在航空领域中的应用研究。
一、材料特性1.重量轻GFRP的比重约为钢的四分之一，铝的三分之一，因此 GFRP 可大量减轻航空器的自重，提高载重能力，减少燃料消耗。
2.强度高GFRP具有高强度、高模量和优异的抗拉强度、抗冲击性等特性，使得GFRP在航空领域中得到广泛应用。
3.维护成本低GFRP具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，避免了腐蚀和磨损等问题的出现，减少了航空器的修理和维护成本。
二、应用领域1.机翼GFRP具有很强的强度和刚性，可以承受很大的风载荷。
在大型民用飞机机翼结构中，GFRPCanard和翼上扰流板中也有广泛应用。
2.机身GFRP在机身制造中也应用广泛。
不仅可以制造舵面和机身覆盖板等零部件，也可以制作飞机前缘和进气道。
3.细节部件GFRP还可以制作一些细节部件，如氧气瓶、水箱等容器。
由于GFRP具有优异的耐腐蚀能力，可以避免容器的腐蚀，有效延长使用寿命。
三、研究进展1.材料改进在航空领域中，GFRP的性能要求非常严苛，需要长期的研究和改进。
目前，研究人员通过改进纤维和树脂的制备工艺，使GFRP的性能得到了显著提高。
2.加工工艺改进随着制造技术的发展，航空制造业开始在机身制造中应用自动化生产线和先进的机器人技术，提高了生产效率和制造精度。
这也促进了GFRP在航空领域的应用。
3.质量控制GFRP的制造过程中需要严格的质量控制，确保材料的性能和质量达到航空领域的要求。
因此，航空制造业需要不断完善质量管理体系和检测技术，提高生产效率和质量。
总结随着航空工业的不断发展，GFRP在航空领域的应用前景非常广阔。
航空航天先进复合材料研究现状及发展趋势
1、高强度、高刚度
先进复合材料具有高强度、高刚度的特点，能够承受较大的载荷，并保持结 构的稳定性。
2、重量轻
先进复合材料的密度较低，相较于传统金属材料，其重量轻可达50%-70%。
3、耐腐蚀性强
先进复合材料具有较好的耐腐蚀性，可以在各种恶劣环境中长期使用。
4、可设计性强
先进复合材料可以通过不同的工艺和组合方式，实现各种不同性能和功能的 材料设计。
航空航天先进复合材料研究现 状及发展趋势
目录
01 一、走进航空航天复 合材料
02 二、航空航天先进复 合材料的研究现状
03 三、航空航天先进复 合材料的发展趋势
04 四、总结
05 参考内容
随着航空航天技术的飞速发展，对材料的要求也日益苛刻。作为一种新兴的 材料，先进复合材料在航空航天领域的应用越来越广泛。本次演示将介绍航空航 天先进复合材料的研究现状及其发展趋势。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、智能化
未来先进复合材料将朝着智能化方向发展，实现材料的自我感知、自我修复、 自我控制等智能化功能，提高材料的使用效率和安全性。
4、广泛应用化
随着先进复合材料制备技术的不断完善和成本的逐渐降低，未来先进复合材 料将广泛应用于各种领域，包括航空、航天、汽车、船舶、电力、医疗等。
四、结论
先进复合材料作为一种新兴的材料，具有高强度、高刚度、重量轻、耐腐蚀 性强和可设计性强等特点，在航空航天领域有着广泛的应用前景。未来，随着科 技的不断发展和技术的不断完善，先进复合材料将朝着高性能化、绿色环保化、 智能化和广泛应用化方向发展。相信在不久的将来，先进复合材料将在航空航天 领域发挥更大的作用，推动航空航天事业的不断发展。
4.跨领域合作与交流
新型玻璃材料的制备与应用研究
新型玻璃材料的制备与应用研究近年来，随着工业技术的不断发展，新型材料的研发已成为一个重要的研究方向，其中，新型玻璃材料备受瞩目。
新型玻璃材料不仅具有传统玻璃材料的基本特性，还具备更多的应用潜力。
本文将介绍新型玻璃材料的制备过程、性质特点以及应用研究进展。
一、新型玻璃材料的制备1、毛细引力制备法毛细引力制备法是一种利用毛细现象产生的力使熔体均匀滴落于低液面的玻璃制备方法。
该方法制备出的玻璃具有优良的力学性质和光学性质。
2、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将一定质量比的硅源和溶剂混合，经过反应使溶液形成为胶状的过程，然后通过高温处理，使胶状溶胶转化为无定形的硅氧烷体系。
溶胶凝胶法制备出的玻璃具有高温稳定性、低烧失率和良好的光学性能等优点。
3、金属有机框架材料法金属有机框架材料法是利用金属离子和有机配体构筑成具有孔隙结构的晶态材料，再经过加热或热解产生玻璃的制备方法。
金属有机框架材料制备的玻璃具有高度的界面活性，因此在催化、分离等方面有着广泛的应用。
二、新型玻璃材料的性质特点1、力学性能新型玻璃材料具有相对比传统玻璃材料更加优良的力学性能，可以承受更高的应力和应变。
与此同时，在高温、高压环境下，新型玻璃材料也具有更高的抗压强度和抗拉强度。
2、光学性能新型玻璃材料的光学性能能够精确地控制和调节材料的透明度和散射能力。
与此同时，新型玻璃材料的折射率和色散率比传统玻璃材料更高，光学质量也得到了大大提高。
3、导电性能新型玻璃材料也具有良好的导电性能，在电子行业中有着重要的应用。
相比于传统玻璃材料，新型玻璃材料的电阻率更低、热膨胀系数更小，还可以通过掺杂金属离子或导电高分子来增强导电性能。
三、新型玻璃材料的应用研究进展1、太阳能应用利用新型玻璃材料制作太阳能电池，可以大大提高太阳能电池的光电转换效率。
新型玻璃材料的透明度和反射率优于传统材料，可以增加太阳能的吸收和转换效率。
2、感应器件应用新型玻璃材料的导电性能可以用于制作智能感应器件，如手写或触摸屏的电阻层、电容层和金属基板等。
可切削微晶玻璃的研究现状及进展
问题 ， 主要是 管理 方面 的 问题 。 进 的生 产设 备 ， 格 先 严
的产 品质 量标 准 ， 配合 规 范 的管 理 制 度 ， 该 生 产 出 应
一
气含 水 量 的增 加 传热 系数 增 大 ， 中空 玻 璃 间 隔 层 使 的 热 阻降低 ） 同时 ， 时 间的结 露会 使玻 璃 的 内表 面 ， 长 发生 霉变 或析 碱 ， 生 白斑 ， 重 影 响玻 璃 的外 观质 产 严 量； 二是 中空 玻璃 的炸 裂 ， 中空玻 璃 在 安装 使 用 过 当 程 中由于环 境温度 的不 断变化 、 旧晒 以及 风压 的作 用
使 玻璃 发生 炸裂 。 璃炸 裂后 （ 玻 即使 极小 的裂 缝存 在 ）
就 会失 去 其 密 封性 ， 间 隔层 内出 现结 露 、 霜 从 而 在 结 丧失 使用 功能 。 、
虽然 目前还 没 有 对 中空玻 璃 的有 效 使 用 时 间做
出 明确 规定 但从 行 业 发 展 的角 度 出发 ， 生产 厂应 采 取各 种 措施 确保 中空 玻璃 有 足够 长的 有效 使用 时 间 ， 以满 足各 种不 同用 途 的需要 。 达 国家 的 中空 玻璃 寿 发 命有 的 高达 ２ 。我 国 目前 现有 中空 玻璃 进 口生产 ０年 线 占 ‘ ％， １ ０ 手工 生 产 线基 本 退 出 市场 ， 即我 国 中空玻 璃 生产 质量 在设 备上 是有 保证 的 。 为保 证 中空玻 璃产 品 质 量 ， 我 国 很 早 就 已制 订 了 《 空 玻 璃 ） Ｂ 中 ｃ／
Ｅ ４－ ８ 《 ５ ６－８ 中空玻 璃结 霜点 测试方 法 》和 日本标 准／ －
新型玻璃材料的研究进展及应用
新型玻璃材料的研究进展及应用玻璃作为一种常见的透明、硬质、无色的材料，被广泛应用于建筑、电子、光学、装饰等领域。
尤其随着科技的不断发展，人们对玻璃材料的性能和应用要求越来越高，这也促使着新型玻璃材料的不断研究和推广。
一、玻璃的基本性质和分类玻璃是一种非晶态的固体材料，具有透明、硬质、韧性、耐热、耐腐蚀等特点。
其主要成分是二氧化硅（SiO2）和其他氧化物，如 Na2O、CaO、Al2O3、MgO 等。
根据成分不同，玻璃可分为硼硅酸盐玻璃、氧化物玻璃、硅钠钙玻璃、铅玻璃等几种。
二、新型玻璃材料的研究进展1. 特殊功能的玻璃随着现代高科技的不断发展，特殊功能的玻璃材料受到了广泛关注。
其主要包括夜视玻璃、防弹玻璃、隐私玻璃、自清洁玻璃、隔音玻璃等。
夜视玻璃是一种特殊的光学玻璃，能将星空的微弱光线放大数千倍，使人类眼睛看得到的光线增强，从而能够在极度暗淡的夜间环境中看到物体的影像。
防弹玻璃则是一种强化的透明材料，能够承受枪击、爆炸等高速撞击，具有很高的安全性。
而自清洁玻璃则是一种具有自清洁功能的特殊材料，表面带有“纳米表面层”，可使污渍在紫外线的作用下分解，自然流失，达到了自动清洁的效果。
2. 玻璃陶瓷材料玻璃陶瓷材料是指将玻璃与陶瓷进行结合制成的新型材料。
其特点是具有玻璃的透明度和陶瓷的硬度、耐热性和耐腐蚀性。
近年来，玻璃陶瓷材料在医疗卫生、航空航天、电子等领域得到了广泛应用。
例如，在医疗器械上的应用，玻璃陶瓷材料可以用于制作人工心脏瓣膜、人工骨骼等，其优异的生物相容性和抗磨损性能使得这些器械的使用寿命得到了有效的延长。
3. 玻璃复合材料玻璃复合材料是将不同材料进行有效的结合，从而形成一种新型的复合材料。
其具有高硬度、高韧性、高温耐力、高导热性等优异的性能。
目前，玻璃复合材料广泛应用于航空航天、船舶制造、交通工具、建筑和电子等领域。
如在飞机上的应用，玻璃复合材料可以用于制造机身、机翼、涡轮叶片等，其轻量化和高强度的特点大大提高了飞机的飞行性能和燃油效率。
我国空心玻璃微珠制备技术进展与发展方向
1背景玻璃微珠是指直径几微米到几毫米的实心或空心玻璃珠,有无色和有色之分。
直径0.8mm 以上的称为细珠；直径0.8mm 以下的称为微珠[1]。
空心玻璃微珠（hollow glass microspheres ,HGM)又分为天然空心玻璃微珠譬如粉煤灰空心玻璃微珠和人造空心玻璃微珠，人造空心玻璃微珠按照生产工艺又分为珍珠岩玻化微珠和空心玻璃微珠两类。
上世纪五十年代初，英国的一家火电厂在向附近咸水湖倾倒粉煤灰时，发现总有一层灰白色粉末漂浮在水面上。
在显微镜下，这些粉末状物体原料是珍珠般空心玻璃微珠，它们的直径在20~200μm 间，壳体厚度为直径的5%~30%不等，其主要成分为SiO 2、Al 2O 3、CaO、MgO、Na 2O、K 2O 等，当时英国人称之为“飞灰”[2]。
武汉青山热电厂是“一五计划”期间苏联援建中国的156个重点工业项目之一、上世纪50年代山海关内第一座高温高压火电厂、湖北最大的火力发电厂，粉煤灰也是武汉青山热电厂的主要排放物，投产后也一直排放到附近的岱山湖，截至1987年，投产近三十年，排放粉煤韩复兴（安阳贝利泰陶瓷有限公司，安阳456300）本文回顾了空心玻璃微珠的发展历程，并对制备技术现状、应用技术现状生产和发展方向进行了分析，最后建议企业做好顶层设计、走绿色智慧发展道路、在技术创新和应用技术创新方面实现重点领域突破。
生产制造方法；固相玻璃粉末法；液相喷雾法；软化学法；表面改性；应用技术(1972-),男,河南洛阳人,本科,材料工程师,主要从事无机非金属材料及制品绿色化和功能化研究,E -mail:han⁃***************。
s Reserved.灰达500多万吨，不仅湖被填平，而且高出地面9m，造成溃坝18余次[3]。
同样是往湖里倾倒粉煤灰，细心的科学家发现了空心玻璃微珠，粗心、不重视环境的企业不仅处理不了空心玻璃微珠，因电厂粉煤灰中含有50%~70%的空心玻璃微珠，造成资源严重浪费，而且严重危害生态环境。
玻璃保护在航空航天领域的应用研究
玻璃保护在航空航天领域的应用研究引言：航空航天领域对于材料的要求极为严苛，其中玻璃保护技术作为一种重要的保护材料，在航空航天领域得到了广泛的应用。
本文将探讨玻璃保护在航空航天领域的重要性、应用以及研究进展，并简要介绍玻璃保护在航空航天领域未来的发展趋势。
一、玻璃保护在航空航天领域的重要性1.1. 保护飞行器和航天器表面在航空航天领域，飞行器和航天器表面需要面对极端的环境条件，如高温、低温、气压变化、高速飞行和宇宙射线等。
玻璃保护作为一种优秀的材料，可以有效地保护飞行器和航天器表面不受这些外界环境的侵蚀和损伤。
1.2. 提高航空航天器的性能和寿命通过使用玻璃保护技术，可以提高航空航天器的耐热性、耐寒性、抗辐射性等性能。
玻璃保护材料的应用可以延长航空航天器的使用寿命，降低维护和修理的成本，提高运行效率。
二、玻璃保护在航空航天领域的应用2.1. 玻璃保护在航空器上的应用玻璃保护材料被广泛应用于航空器的飞行器表面，如飞机的机身、机翼、机尾等部位。
它可以保护飞机表面不受外界环境的侵蚀，同时提高气动性能，减少空气阻力，提高飞机的稳定性和安全性。
2.2. 玻璃保护在航天器上的应用在航天器的设计和制造过程中，玻璃保护技术也扮演着重要的角色。
航天器表面常常需要经受极端的温度和辐射，玻璃保护材料可以有效地防止航天器表面的热辐射和宇宙射线对航天器的损伤，提高航天器的耐热性和抗辐射性。
2.3. 玻璃保护在航空航天领域的其他应用除了在飞行器和航天器表面的应用外，玻璃保护材料还广泛应用于其他航空航天设备和设施中。
例如，在卫星上使用玻璃保护材料可以提高卫星抗辐射性能，保护关键设备不受太空环境的损害；在航空航天设施中应用玻璃保护则可以提高设备的防火性能和安全性。
三、玻璃保护在航空航天领域的研究进展3.1. 玻璃保护材料的研发近年来，随着科技的进步，研究人员对玻璃保护材料的研发进行了深入的研究。
他们不断改进玻璃保护材料的成分和结构，以提高其性能和适应航空航天领域的要求。
新型玻璃教研活动小结
一、活动背景随着科技的不断发展，新型玻璃材料在建筑、能源、环保等领域发挥着越来越重要的作用。
为了提高我国新型玻璃的研发水平，促进产学研一体化，推动新型玻璃产业的快速发展，我校于近期举办了一次新型玻璃教研活动。
本次活动邀请了国内知名专家学者、企业代表以及我校相关领域的教师和研究生参加，旨在探讨新型玻璃材料的研究现状、发展趋势及产业化应用。
二、活动内容1. 开幕式活动伊始，我校校长发表了热情洋溢的致辞，对各位专家、学者的到来表示热烈的欢迎，并简要介绍了我国新型玻璃产业的发展现状和未来发展趋势。
随后，活动主持人介绍了本次教研活动的议程和安排。
2. 主题报告本次教研活动邀请了五位国内知名专家学者分别就新型玻璃材料的研究现状、发展趋势及产业化应用等方面进行了主题报告。
（1）报告一：《新型玻璃材料在建筑领域的应用与发展》报告人：张教授张教授首先介绍了新型玻璃材料在建筑领域的应用现状，然后重点阐述了新型玻璃材料在节能、环保、安全等方面的优势，并针对我国建筑节能政策对新型玻璃材料的需求进行了分析。
（2）报告二：《太阳能玻璃的研究与产业化》报告人：李研究员李研究员详细介绍了太阳能玻璃的研究进展，包括材料制备、性能优化、应用领域等，并对我国太阳能玻璃产业的发展前景进行了展望。
（3）报告三：《新型玻璃材料在能源领域的应用》报告人：王教授王教授从能源领域的需求出发，分析了新型玻璃材料在光伏发电、建筑节能、热能回收等方面的应用，并探讨了新型玻璃材料在能源领域的发展趋势。
（4）报告四：《环保型新型玻璃材料的研究与开发》报告人：赵研究员赵研究员重点介绍了环保型新型玻璃材料的研究进展，包括材料制备、性能优化、环保性能评价等，并对我国环保型新型玻璃材料的市场前景进行了分析。
（5）报告五：《新型玻璃材料的产业化应用与挑战》报告人：刘教授刘教授从产业化应用的角度出发，分析了新型玻璃材料在建筑、能源、环保等领域的应用案例，并探讨了新型玻璃材料产业化过程中面临的挑战及应对策略。
超高纯石英材料的制备方法及应用研究进展
超高纯石英材料的制备方法及应用研究进展引言超高纯石英材料是一种具有优异物理、化学和光学性能的非金属材料。
它广泛应用于光学、电子、通信、航空航天等领域。
本文旨在总结超高纯石英材料的制备方法和应用研究进展，希望对相关研究和应用工作提供参考和借鉴。
一、超高纯石英材料的制备方法1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的制备超高纯石英材料的方法。
该方法通过将气相前驱物传递到基底上并进行化学反应，形成高纯度的石英材料。
具体步骤包括前驱物的传递、化学反应和薄膜形成。
2. 水热合成法水热合成法是一种以水作为溶剂，在高温高压下进行合成的方法。
通过调控溶剂中的部分物理化学条件，可以使晶体生长速度显著增加，从而制备出超高纯石英材料晶体。
3. 熔融法熔融法是一种常用的制备高纯度石英玻璃的方法。
通过将石英砂等原料加热到高温使其熔融，然后降温使其凝固成型。
该方法制备出的超高纯石英材料具有一定程度的结晶，具有较高的物理性能。
二、超高纯石英材料的应用研究进展1. 光学应用超高纯石英材料在光学领域有广泛应用。
其低自发光和低吸收率使其成为制备光学器件的理想材料，如光纤、激光器和光学制导系统等。
此外，超高纯石英材料还被应用于光学反射镜、光学滤光片和光学纤维传感器等。
2. 电子应用超高纯石英材料在电子领域也有广泛应用。
其高介电常数和低介电损耗使其成为制备高频电子元件的理想材料，如高频谐振器、电容器和压电传感器等。
此外，超高纯石英材料还被应用于半导体和电子封装材料等。
3. 通信应用超高纯石英材料在通信领域的应用主要集中在光纤通信。
其低损耗、高弹性模量和高耐温性使其成为理想的光纤材料。
超高纯石英光纤广泛应用于长距离通信、光纤传感等领域，推动了现代通信技术的发展。
4. 航空航天应用超高纯石英材料在航空航天领域也有重要应用。
其优异的热稳定性和耐辐射性能使其成为高温和强辐射环境下的理想材料。
超高纯石英材料被应用于制造燃烧室、航天器外部保护材料以及航空航天仪器设备等。
Li2O-Al2O3-SiO2_系微晶玻璃的研究进展
第43卷第4期2024年4月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.4April,2024Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系微晶玻璃的研究进展任贝贝1,刘亚鑫1,黄㊀欣1,王㊀霆1,王㊀娜1,姜㊀宏2,熊春荣2,郝红勋1(1.天津大学国家工业结晶工程技术研究中心,天津㊀300072;2.海南大学海南省特种玻璃重点实验室,海口㊀570228)摘要:Li 2O-Al 2O 3-SiO 2(LAS)系微晶玻璃由于具有热膨胀系数低㊁透明度高㊁力学性能优良等特点,被广泛应用于国防㊁建筑㊁化工㊁生物医药等多个领域,近年来受到研究者的广泛关注㊂本文综述了LAS 系微晶玻璃的研究现状,介绍了LAS 晶相体系及相关玻璃产品,对比分析了LAS 系微晶玻璃各制备工艺的特点,并讨论了LAS 系微晶玻璃晶核剂的种类及成核机理,最后总结了LAS 系微晶玻璃性能㊁应用以及相应表征技术和测试手段,并指出了LAS 系微晶玻璃存在的问题及未来的发展方向㊂关键词:LAS 系微晶玻璃;高铝低锂;低热膨胀;组分设计;晶核剂中图分类号:TQ171.73㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)04-1181-16Research Progress of Li 2O-Al 2O 3-SiO 2System Glass-CeramicsREN Beibei 1,LIU Yaxin 1,HUANG Xin 1,WANG Ting 1,WANG Na 1,JIANG Hong 2,XIONG Chunrong 2,HAO Hongxun 1(1.National Engineering Research Center of Industrial Crystallization Technology,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2.Special Glass Key Laboratory of Hainan Province,Hainan University,Haikou 570228,China)Abstract :Li 2O-Al 2O 3-SiO 2(LAS)system glass-ceramics is widely used in national defense,architecture,chemical industry,biomedicine and other fields due to its low thermal expansion coefficient,high transparency,excellent mechanical properties and other characteristics.In recent years,it has received extensive attention from researchers.This article summarizes the current research status of LAS glass-ceramics,introduces the LAS crystal phase system and related glass products,compares and analyzes the characteristics of various preparation processes of LAS glass-ceramics,and discusses the types of LAS glass-ceramics nucleating agents and their nucleation mechanisms.Finally,the properties,applications,corresponding characterization techniques and testing methods of LAS glass-ceramics are summarized,and the existing problems and future development trends of LAS glass-ceramics are pointed out.Key words :LAS glass-ceramics;high aluminum and low lithium;low thermal expansion;component design;nucleation agent㊀收稿日期:2023-11-08;修订日期:2023-12-19基金项目:国家自然科学基金(U22A201195)作者简介:任贝贝(2000 ),女,硕士研究生㊂主要从事微晶玻璃方面的研究㊂E-mail:rbb_1124@通信作者:黄㊀欣,博士,副教授㊂E-mail:x_huang@郝红勋,博士,教授㊂E-mail:hongxunhao@0㊀引㊀言微晶玻璃是一种经过特定热处理程序进行成核和晶化而制备的多相固体材料[1],由玻璃相和微晶相共同组成,具有突出的热学㊁化学㊁光学和力学性能,目前被广泛应用于建筑㊁医学㊁微电子等领域㊂微晶玻璃最初由美国康宁公司的Stooky 在1957年研制成功,并确定了微晶玻璃的基本组成,开启了微晶玻璃的大门㊂微晶玻璃根据玻璃体系分为硅酸盐微晶玻璃㊁铝硅酸盐微晶玻璃㊁氟硅酸盐微晶玻璃㊁硼酸盐微晶玻璃及磷酸盐微晶玻璃,其中铝硅酸盐微晶玻璃以其明显的性能优势成为研究热点㊂铝硅酸盐微晶玻璃主要有四大系统:Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系统㊁MgO-A12O 3-SiO 2系统㊁Na 2O-Al 2O 3-SiO 21182㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷系统㊁ZnO-Al 2O 3-SiO 2系统㊂通常根据氧化物的组成来进行划分,其中LAS 系微晶玻璃的组成(质量分数)为:55%~70%SiO 2㊁15%~27%Al 2O 3和1%~5%Li 2O,MAS 系微晶玻璃的组成(质量分数)为:45%~66%SiO 2㊁17%~40%Al 2O 3和10%~27%MgO,NAS 系微晶玻璃组成(质量分数)为:45%~60%SiO 2㊁25%~40%Al 2O 3和10%~20%Na 2O,ZAS 系微晶玻璃组成(质量分数)为:45%~66%SiO 2㊁17%~20%Al 2O 3和10%~25%ZnO㊂其中Li 2O-Al 2O 3-SiO 2(LAS)系微晶玻璃具有强度高㊁热膨胀系数低且化学性质稳定等特点,是铝硅酸盐微晶玻璃中重要的一类,目前已经被广泛应用于光学领域㊁电子技术领域乃至特殊领域㊂例如,LAS 系微晶玻璃可以用于制造激光器㊁红外线探测器㊁光学望远镜等高精度光学器件,在军事侦察㊁导航㊁通信等方面发挥着重要作用㊂此外,LAS 系微晶玻璃还可以用于制造高强度㊁高硬度的防弹玻璃,保护士兵和军事设备的安全,甚至在深海探测视窗材料方面也表现出巨大应用潜力㊂基于此,本文总结了目前LAS 系微晶玻璃的国内外研究现状,综述了LAS 系微晶玻璃的组成㊁制备方法㊁表征手段和性能等方面的研究进展,并提出了LAS 系微晶玻璃目前存在的科学问题及未来的发展方向㊂1㊀LAS系微晶玻璃的组成及晶相体系图1㊀Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系统三元相图(质量分数)[3]Fig.1㊀Ternary phase diagram of Li 2O-Al 2O 3-SiO 2system (mass fraction)[3]LAS 系微晶玻璃的主要组成是SiO 2㊁Al 2O 3㊁B 2O 3㊁Li 2O㊁Na 2O㊁ZrO 2和P 2O 5等㊂其中,SiO 2是组成基础玻璃网络结构的重要氧化物,形成的[SiO 4]四面体构成了玻璃的基本骨架㊂Al 2O 3是玻璃网络形成体,以[AlO 4]四面体结构形式存在,能够增强玻璃网络聚合度㊂B 2O 3也是玻璃网络形成体,有[BO 3]和[BO 4]两种结构形式,其中[BO 4]的聚合度比[BO 3]高㊂Li 2O 和Na 2O 等碱金属氧化物以及ZnO㊁MgO 等主要作为玻璃网络修饰体[2],通过引入非桥氧破坏网络结构,进而促进微晶析出㊂ZrO 2主要作为晶核剂,通过促进液-液相分离或非均质核ZrO 2纳米晶的析出促进析晶㊂P 2O 5在LAS 系微晶玻璃中的作用比较复杂,既可以作为晶核剂,也可以作为玻璃网络形成体㊂作为LAS 系玻璃中最重要的三种组成,Li 2O㊁Al 2O 3㊁SiO 2三者的含量对微晶玻璃性能产生直接影响㊂从LAS 系玻璃的三元相图(图1)中可以看出,当Al 2O 3含量较高时,析出的晶体主要是β-锂辉石固溶体或β-石英固溶体㊂当Li 2O 含量较高时,析出的晶体主要是Li 2O㊃SiO 2㊂基于LAS 系微晶玻璃中铝和锂的含量,将LAS 系微晶玻璃划分为高铝低锂微晶玻璃和高锂低铝微晶玻璃㊂1.1㊀高锂低铝微晶玻璃高锂低铝微晶玻璃中Li 2O 的摩尔含量约为20%,Al 2O 3的摩尔含量小于8%,主晶相为二硅酸锂(Li 2Si 2O 5)等锂硅酸盐晶体,其光学特性与天然牙齿接近,具有较好的生物相容性和机械性能,已被广泛应用于牙齿修复材料㊂Wang 等[4]通过调节P 2O 5含量,制备出具有较高弯曲强度(310MPa)和半透明特性的二硅酸锂微晶玻璃,可作为牙齿修复材料㊂Laczka 等[5]通过三元相图确定玻璃组分,制备出弯曲强度高达400MPa 且颜色和透明度与牙齿相近的LAS 系微晶玻璃㊂此外,高锂低铝微晶玻璃可以进行锂-钠和钠-钾两次深度离子交换,在不影响微晶玻璃透明度的同时使玻璃的裂纹压制层厚度与力学性能大大提升,其原理如图2所示,较大的Na +与Li +进行第一次离子交换,随后更大的K +将Na +交换出来,实现深度化学强化㊂Zhang 等[6]采用K +-Na +离子交换强化热压烧结法制备的高锂低铝微晶玻璃,结果表明,K +-Na +离子交换提高了高锂低铝微晶玻璃的力学性能和化学耐久性㊂Laczka 等[7]采用低温离子交换工艺对主晶相是二硅酸锂和硅铝锂的高锂低铝微晶玻璃进行强化㊂结果表明,通过使用KNO 3盐将较小的离子(Na +㊁Li +)与较大的离子(K +)进行离子交换,得到的高锂低铝微晶玻璃的弯曲强度为700~800MPa,相较强化前(300~450MPa)得到了显著提升㊂然而,锂原料价格昂贵,导致高锂低铝微晶玻璃成本较高㊂除此之外,高锂低铝微晶玻璃还存在很多问第4期任贝贝等:Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究进展1183㊀题:1)主晶相二硅酸锂等锂硅酸盐晶体的模量和硬度较低,导致微晶玻璃的本征模量和本征硬度也相对较低,微晶及纳米晶体对玻璃的本征模量及强度增强有限,用于牙齿修复体尚有较大的破碎风险,且也无法满足国防尖端技术㊁微电子技术和航空航天等高精尖领域的需要㊂2)玻璃成分中Li2O含量高,长时间在口腔㊁海水等环境中使用时的抗侵蚀性能尚有待确认㊂3)虽然通过离子交换可以提高高锂低铝微晶玻璃的力学性能,但离子交换后微晶玻璃表面可能会发生 去晶化 现象,使微晶玻璃力学性能降低[8]㊂基于以上问题,在未来的研究中可筛选更高弹性模量和剪切模量的晶相,进而提高微晶玻璃的本征强度㊁硬度㊂图2㊀二硅酸盐微晶玻璃的离子交换原理示意图[9]Fig.2㊀Schematic diagram of ion-exchange principle of disilicate glass-ceramics[9]1.2㊀高铝低锂微晶玻璃高铝低锂LAS系微晶玻璃通常低热膨胀㊁高透明度和高机械强度等优点,且热膨胀系数在较大温度范围内可调㊂同时,相较于高锂低铝微晶玻璃,高铝低锂微晶玻璃的成本较低,且主晶相的晶体模量及硬度明显高于高锂低铝微晶玻璃,在特种玻璃领域具有更大潜质,因而一直受到研究者的关注㊂通过提高Al2O3含量可以增大玻璃网络结构孔隙,有利于吸收较大的K+,促进离子交换[10]㊂同时,增大Al2O3含量还可以提高玻璃的力学性能和化学稳定性㊂然而,过高的Al2O3含量会导致玻璃液黏度和表面张力增大,不利于熔化㊁澄清和成型[11]㊂因此,需要进一步探索基础玻璃的组成成分以降低玻璃的熔化和成型温度,或进一步开发新的特种玻璃熔化技术㊂此外,在高铝低锂微晶玻璃化学强化过程中只可以进行一次Na+-K+离子交换,交换强度大,但交换深度小,导致表面应力较高,抗冲击能力较低[12]㊂因此,需对熔盐配比㊁离子扩散规律㊁表面应力层分布以及强化工艺-表面结构-力学性能的关联进行更系统深入的研究[13-14]㊂高铝低锂微晶玻璃的主晶相包括β-石英固溶体㊁β-锂辉石晶体和β-锂霞石晶体,可通过调控微晶玻璃的基本组成成分得到不同主晶相的微晶玻璃,如表1所示㊂其中,β-石英固溶体作为主晶相的LAS系微晶玻璃对光的散射较低,透明度较高㊂德国肖特生产的零度®是β-石英固溶体微晶玻璃的典型代表,具有极低的热膨胀率,对可见光透明,能够满足航空航天㊁微型棱镜等的应用要求㊂美国康宁公司生产的vision®产品也是透明低膨胀β-石英固溶体微晶玻璃,耐热温度高达800ħ且能承受480ħ的冷热温差㊂但是,β-石英固溶体本征模量和本征硬度较低,无法满足深海探测材料等高端装备的要求㊂与β-石英固溶体微晶玻璃相比,β-锂辉石微晶玻璃光学性能较差,但其热膨胀系数低,抗热震性能较好,目前常应用于建筑㊁炊具面板等㊂而β-锂霞石晶体c轴表现出强烈的负膨胀性,使得含有大量β-锂霞石晶体的微晶玻璃在宏观上的热膨胀系数很低,甚至出现了负膨胀的现象[15]㊂美国康宁公司生产的Pyroceram®9606是以β-锂霞石为主晶相的微晶玻璃,密度低且耐1000ħ高温,美国航天局NASA采用此材料制造轻量化且满足相应热学和力学性能要求的零部件㊂β-锂霞石微晶玻璃的热膨胀系数较低,但其整体力学性能较差,兼具低膨胀系数和高力学性能的β-锂霞石微晶玻璃的制备将成为未来研究的重点㊂综上所述,玻璃的基本组成成分对LAS玻璃的主要析出晶相及性能有重要影响,若玻璃成分设计不理想则容易导致玻璃失透或玻璃力学性能达不到设计要求㊂例如,当配方中Li2O含量升高时,晶化容易析出β-石英固溶体晶体和β-锂霞石晶体,微晶玻璃光学性能提高,但力学性能大大下降;当Li2O含量减少时,β-锂辉石析出作为主晶相,微晶玻璃的力学性能增强但透明度大大降低㊂1184㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷因此,需要在精准设计玻璃成分的基础上制备高模量高铝低锂微晶玻璃㊂尽管许多学者研究了微晶玻璃各个组成成分对玻璃结晶行为及对玻璃微观结构的影响,但不同的成分及含量在不同的微晶玻璃组成体系中发挥的作用并不相同,导致目前仍需通过大量的实验筛选来优化微晶玻璃的配方㊂因此,在未来的研究中有必要建立一个行之有效的理论模型来指导微晶玻璃的成分设计,制备出兼具高模量㊁高强度和高透明度的LAS系微晶玻璃,以满足如移动电子设备屏幕用玻璃㊁汽车玻璃㊁装甲车防弹玻璃㊁军用望远镜材料和深海装备视窗材料等民用和军用领域的需求㊂表1㊀高铝低锂微晶玻璃的主要组成[16]Table1㊀Main composition of high alumina and low lithium glass-ceramics[16]Material Mass fraction/%SiO2Al2O3Li2O K2O ZnO Na2O P2O5β-quartz solid solution GC55.4~68.819.2~25.4 2.7~4.50.1~0.6 1.0~1.50.2~0.6 1.0~7.2β-spodumene solid solution GC65.7~72.519.2~22.5 2.8~5.00.2~0.3 1.00.4~0.5 1.0β-lithium nepheline solid solution GC61.0~64.025.0~27.2 5.1~7.00.2~1.0 1.0~2.02㊀LAS系微晶玻璃的制备方法LAS系微晶玻璃的制备方法有很多,主要有整体析晶法㊁烧结法㊁溶胶-凝胶法㊁高分子网络凝胶法等㊂2.1㊀整体析晶法整体析晶法又称熔融法,基础玻璃与传统玻璃生产相同,经过高温熔融制备,然后通过一定的热处理程序进行核化和晶化得到微晶玻璃㊂整体析晶法工艺流程如图3所示㊂首先将玻璃的主要原料㊁辅助原料(澄清剂㊁助溶剂㊁着色剂㊁氧化剂等)和一定量的晶核剂均匀混合,于高温下熔融㊁澄清均化并调节到玻璃的成形温度后,采用压延㊁压制㊁吹制㊁拉制㊁浇铸㊁浮法等任意一种传统玻璃的成型方法使玻璃液成型㊂然后,经退火消除玻璃内部热应力,得到基础玻璃㊂通过热分析手段获得玻璃化转变温度T g㊁析晶温度T p等特征温度,然后制定合理的热处理程序使基础玻璃晶化和核化,得到微观结构良好的微晶玻璃㊂图3㊀整体析晶法工艺流程[17]Fig.3㊀Process flow of integral crystallization method[17]热处理是整体析晶法的关键,对微晶玻璃中晶体的类型㊁大小㊁体积分数和分布都有影响㊂制定合理的热处理程序需要确定成核温度㊁核化时间㊁析晶温度和晶化时间,最佳成核温度一般选在T g~T g+50ħ,最佳析晶温度选在结晶峰开始温度和结束温度之间,而最佳核化时间和晶化时间需要通过试验和表征确定㊂热处理可分为一步热处理法和两步热处理法,一步热处理法是在析晶温度下保温一定时间,成核和结晶在基础玻璃中同时进行的方法,具有处理时间短㊁工艺简单等优点,但由于晶核析出之后就开始生长,最后得到的微晶玻璃制品结晶度低,晶体尺寸较大㊂两步热处理法是先将基础玻璃在成核温度下保存一定时间,使玻璃中析出大量细小的晶核,然后再将玻璃在析晶温度下处理,使晶体充分生长㊂楼贤春等[18]探究了热处理程序对LAS系微晶玻璃热膨胀和强度的影响,结果表明LAS系微晶玻璃热膨胀受晶化温度和晶化时间的影响较大,而强度则主要受晶化温度和核化时间的影响,最终确定最佳热处理工艺,得到主晶相为β-石英的零膨胀高透明度LAS系微晶玻璃㊂Xiao等[19]研究了析晶温度对含P2O5的LAS系微晶玻璃晶相衍变㊁微观结构和热膨胀系数的影响㊂当析晶温度较低时,主晶相为硅锂石,热膨胀系数较小;随热处理温度升高,β-锂辉石析出成为主晶相,热膨胀系数增大;析晶温度升高会使LAS系微晶玻璃中的晶体粗化㊂整体析晶法的一大优势就是可以利用任意一种传统玻璃的成型方法使玻璃液成型,包括压制法㊁压延法和浇铸法等[20]㊂其中,压制法是将熔制好的玻璃液注入成型模具中,使玻璃液在压力与摩擦力的作用下均匀地填充在上模具㊁模环和成型模具之间㊂使用压制法制备微晶玻璃的一个典型案例是美国康宁公司生产第4期任贝贝等:Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究进展1185㊀的Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃厨具㊂压延法是将合格的玻璃液在辊间或者辊板间压延成平板状玻璃,美国康宁公司利用压延法制备了Li2O-Al2O3-SiO2系低膨胀微晶玻璃电磁炉面板㊂浇铸法是将合格的玻璃液浇铸到预热好的金属模具中,待金属液冷却成型后脱模㊁退火得到基础玻璃,主要用于制备片状㊁块状或柱状等形状简单的玻璃[16]㊂日本小原㊁国内光明光电的 飞鸟 都是采用浇铸法制备㊂这三种成型工艺各有利弊,对比如表2所示㊂表2㊀整体析晶法中不同玻璃成型工艺对比[20]Table2㊀Comparison of different glass forming processes in integral crystallization method[20]成型方法压制法压延法浇铸法优势①形状准确;②工艺简单;③生产能力高①适合生产平板玻璃,不需要进行整形㊁切割工序,生产效率高,生产成本低;②对不同微晶玻璃品种的适应性广,玻璃被压辊急冷成型,可以阻止玻璃析晶①熔化炉小,可灵活调整玻璃品种;②采用光学玻璃工艺生产,玻璃质量高;③成型过程中几乎无凉玻璃滞留,不易析晶劣势①不能制备下阔上狭的玻璃制品,否则上模具无法取出;②不能生产薄壁和内腔在垂直方向长的制品;③制品表面不光滑,常有斑点和模缝①压延成型后玻璃表面粗糙,要进行研磨㊁抛光等后续处理工序;②进入压延机前玻璃在供料口边部或底部容易形成滞留低温区玻璃,容易析晶①生产规模小,产能低;②需进行整形㊁切割㊁研磨㊁抛光等多项后续处理工序,物料损耗大,生产效率低,生产成本高浮法工艺也是一种高温熔融析晶方法,具有能耗低㊁产量高㊁质量优等特点,是生产高铝和平板微晶玻璃的主流工艺方法㊂制备过程为:熔融的玻璃液从池窑连续流入充有保护气体(N2及H2)的锡槽内并漂浮在金属锡液面上,在重力和表面张力的作用下,摊成厚度均匀㊁平整㊁抛光的玻璃带,冷却硬化后脱离金属液,再经退火㊁晶化㊁切割得到浮法微晶玻璃产品㊂目前,海南大学姜宏教授团队围绕浮法玻璃进行了诸多研究,包括全氧燃烧技术㊁熔化过程控制技术㊁玻璃熔窑的设计㊁浮法表面发朦原因及解决策略等,不断优化浮法玻璃生产工艺,获得了诸多成果[21-24],但是通过浮法生产LAS系微晶玻璃还有许多问题需要解决㊂比如LAS系微晶玻璃黏度大,熔融温度高,需要加入碱金属氧化物或碱土金属氧化物作为助熔剂来降低LAS玻璃的熔融温度和黏度,但碱金属氧化物/碱土金属氧化物的引入会带来热膨胀系数增大㊁强度降低等问题㊂谢军等[25]探究了不同CeO2含量对浮法LAS系微晶玻璃黏度和结构的影响,结果表明:当CeO2含量较低时, CeO2作为玻璃网络修饰体会破坏玻璃网络结构,降低玻璃黏度;当CeO2含量较高时,会造成较大的局部键力,增强玻璃网络结构㊂Zheng等[26]探究了不同含量的氟离子对LAS系微晶玻璃黏度和结晶行为的影响㊂结果发现,由于相似的半径,氟离子可以取代桥氧离子后玻璃网络聚合度降低,从而使玻璃黏度和熔融温度降低,满足浮法的工艺条件㊂同时,氟离子可以促进相分离,降低结晶活化能,促进结晶,得到主晶相为β-锂辉石的LAS系微晶玻璃㊂中国晶牛集团自主研发了具有极低热膨胀㊁高透明度㊁优异机械性能和化学稳定性的浮法LAS系微晶玻璃,建成了世界首条浮法透明航天微晶玻璃生产线,填补了世界浮法微晶玻璃的空白㊂然而,需要认清目前国内浮法LAS系微晶玻璃仍处于探索阶段,虽然已经取得了一些研究成果,但要实现规模化生产还面临许多问题㊂不过可以肯定,浮法仍是今后LAS系微晶玻璃生产工艺发展的一个重要方向㊂综上,整体析晶法能够保证成核和晶体生长在玻璃内部均匀发生,得到的微晶玻璃孔隙率较低,致密性好㊂但随着高铝低锂微晶玻璃应用领域的扩展,在利用整体析晶法制备LAS系微晶玻璃的过程中,还存在着析晶过程及微晶玻璃结构调控机制与方法不明㊁熔融温度高㊁澄清和均化困难等技术问题㊂在未来的研究中,可重点关注以下研究方向:微晶玻璃熔化过程中温度场与玻璃性能之间的关系;电极加热和火焰加热等加热方式相互耦合与匹配对玻璃液澄清及均化的影响;如何利用计算机技术构建熔化模型,建立玻璃熔制过程中动力学和热力学方程;研究玻璃熔化场景中的玻璃黏度㊁表面张力㊁玻璃成分分相及偏析行为等等㊂最终,制备出兼具高模量㊁高强度和高透明度的LAS系微晶玻璃㊂2.2㊀烧结法烧结法一般不需要加入晶核剂,得到的是表面析晶的微晶玻璃㊂其基本工艺为:原料混合均匀后进行高温熔融,玻璃液澄清均化后倒入冷水中水淬,干燥㊁粉碎,得到一定颗粒大小的玻璃熔块,根据玻璃的成型方法确定玻璃颗粒的粒度范围㊂之后,对成型玻璃进行光学膨胀分析,得到适宜的烧结温度,烧结晶化㊁退火后即可得到微晶玻璃(图4)㊂烧结法可分为玻璃粉末的烧结和玻璃颗粒的烧结,LAS系微晶玻璃常采用粉末1186㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷烧结法㊂玻璃粉末的粒度对微晶玻璃的微观结构和性能有很大的影响㊂若粉末太小,析晶温度低于烧结温度,晶体的析出会影响颗粒迁移和玻璃相流动,使烧结致密过程恶化,得到的微晶玻璃孔隙率偏大;若粉末太粗,最后得到的微晶玻璃晶体尺寸大且分布不均,所以要严格控制玻璃粉末的粒度㊂玻璃粉末成型时,大都采用压制成型的方法,压制压力也对微晶玻璃制品有一定的影响㊂Figueira等[27]用粉末烧结法制备LAS系微晶玻璃时,发现压制成型时压力越大,最后得到的微晶玻璃致密性越好㊂图4㊀烧结法制备微晶玻璃流程图[17]Fig.4㊀Process flow chart of preparing glass-ceramics by sintering[17]烧结法与整体析晶法相比,烧结温度低且耗时较短,但因为烧结法的结晶机理是表面结晶,表面晶体与内部玻璃相密度相差较大会造成失配,导致制备的微晶玻璃孔隙率更高㊂孔隙形成机理如图5所示,在烧结过程中,孔隙沿着晶体生长方向扩展,晶体析出会增加玻璃黏度,导致内部残余玻璃相无法及时填充孔隙,微晶玻璃致密性恶化,孔隙率增大,对微晶玻璃制品的力学性能不利㊂解决方法是在玻璃结晶之前通过热处理使玻璃达到较高的致密化程度,最佳热处理条件需要研究者进行大量探索㊂此外,基础组成成分㊁烧结温度㊁烧结时间等因素都会对微晶玻璃制品的性能产生很大影响㊂Soares等[28]通过调配组成成分,获得了具有低热膨胀(0.34ˑ10-6K-1)和高烧结性能(孔隙率仅为(0.4ʃ0.1)%)的LAS系微晶玻璃㊂Lutpi等[29]探究了不同烧结时间下LAS系微晶玻璃的烧结行为,结果表明,延长烧结时间对LAS系微晶玻璃的微观结构有显著影响,烧结3.5h的LAS微晶玻璃,孔隙率降低,结晶率增加,具有较强的抗热冲击能力㊂目前,工业上常以高炉渣㊁粉煤灰等工业废料和矿物为原料,利用烧结法制备微晶玻璃,以达到保护环境㊁节约资源的目的㊂然而,由于影响因素众多且生产的微晶玻璃产品可能存在孔隙,产品的光学性能和力学性能有所降低,所以烧结法制备的微晶玻璃目前常应用于建筑装饰,尚未涉及航空航天㊁微电子㊁国防尖端技术等应用领域㊂图5㊀孔隙形成机理[30]Fig.5㊀Pore formation mechanism[30]第4期任贝贝等:Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究进展1187㊀2.3㊀溶胶-凝胶法LAS系微晶玻璃黏度高,导致熔融温度和加工温度非常高,所以低温制备LAS系微晶玻璃已经成为一个热门话题,溶胶-凝胶法被认为是低温制备LAS系微晶玻璃最有潜力的方法之一㊂Wang等[31]采用溶胶-凝胶法制备了LAS系微晶玻璃,相比于1600ħ传统熔融结晶法,此法在1200ħ下便可完成㊂溶胶-凝胶法制备微晶玻璃的过程如图6所示,将金属有机物或无机化合物作为前驱体,与水㊁醇等充分混合形成溶液,通过水解和缩合反应,形成稳定的透明溶胶体系,溶胶陈化后,胶粒缓慢聚合,形成以无机物或金属醇盐为骨架的三维空间网络结构的凝胶[32],随后通过干燥㊁成型㊁晶化等步骤得到微晶玻璃㊂Xiao等[33]采用溶胶-凝胶法和粉末压制成型工艺,成功制备了含0%~10%(质量分数)P2O5的LAS系微晶玻璃㊂试验过程中烧结温度为950ħ,远低于整体析晶和烧结工艺,且β-锂辉石是唯一的晶相,微晶玻璃制品在25~700ħ有很低的热膨胀系数㊂除低温外,溶胶-凝胶法制备微晶玻璃过程中可按照原料配比析出高纯度晶相,但微晶玻璃氧化物原料成分对析晶性能有很大影响㊂夏龙等[34]采用溶胶-凝胶法制备LAS系微晶玻璃,发现微晶玻璃完全按照原料配方㊁化学计量比生成了β-锂辉石LAS微晶玻璃㊂Chatterjee等[35]以正硅酸乙酯(TEOS)㊁气相二氧化硅和稻壳灰三种不同来源的二氧化硅为原料,采用溶胶-凝胶法制备了LAS粉体,并研究了它们对粉体性能的影响㊂结果表明,与稻壳灰硅源相比,TEOS和气相硅源下β-辉闪石和β-锂辉石的结晶速度更快㊂溶胶-凝胶法虽然具有温度低㊁纯度高㊁耗时短等诸多优点,但仍然存在许多问题尚未解决,如前驱体成本高㊁后期热处理时间长㊁制品收缩大㊁易变形等,若采用金属醇盐作为原料还会对环境造成污染[36]㊂上述问题在一定程度上限制了溶胶-凝胶法的工业普及㊂图6㊀溶胶-凝胶法工艺流程图[17]Fig.6㊀Process flow chart of sol-gel method[17]2.4㊀高分子网络凝胶法高分子网络凝胶法以无机盐水溶液作为原料,通过丙烯酰胺自由基发生聚合反应以及N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联反应,高分子链被连接起来构成网络从而形成凝胶[37],高分子网络凝胶法工艺流程如图7所示㊂吴松全等[38-39]利用高分子网络凝胶法制备出LAS系微晶玻璃超细粉体,并探究了ZrO2对高分子网络凝胶法制备的LAS系微晶玻璃析晶行为的影响㊂结果表明,随着ZrO2含量增加,析晶活化能降低,β-石英固溶体析出,析晶速率降低,阻碍了β-石英固溶体向β-锂辉石的转化㊂李亚娟等[39]探究了Y2O3对高分子网络凝胶法制备的LAS系微晶玻璃性能的影响,结果表明Y2O3掺杂会促进β-石英固溶体向β-锂辉石的转变且起到细化晶粒的作用,但Y2O3掺杂也会使LAS系微晶玻璃的热膨胀系数增大㊂贾鹏等[40]通过加入TiO2调节高分子网络凝胶法制备的LAS系微晶玻璃的析晶性能,结果表明,TiO2可以降低析晶活化能,细化晶粒㊂因此,高分子网络凝胶法具有原料简单㊁合成速度快㊁产物纯度高等显著优势㊂但与此同时,高分子网络凝胶法仍存在化学试剂用量大以及聚合温度较难精确控制等问题[41],此外,晶核剂对高分子网络凝胶法制备的LAS系微晶玻璃析晶行为和性能的影响及其机理尚不清晰,这也是今后高分子网络凝胶法制备LAS系微晶玻璃的一个重要研究方向㊂综上,传统整体析晶法和烧结法制备的LAS系微晶玻璃产品质量好,但制备过程中所需温度较高,能耗大,对玻璃熔窑要求高;新兴的溶胶-凝胶法和高分子网络凝胶法制备条件较温和,但存在对环境污染大㊁微晶玻璃制品易收缩变形等缺点,尚未有工业化的迹象㊂因此未来不仅需要探索开发LAS系微晶玻璃生产新。
锂铝硅玻璃的研究进展
锂铝硅玻璃的研究进展
王衍行;李现梓;韩韬;杨鹏慧;祖成奎
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2022(41)6
【摘要】与传统的钠钙硅玻璃和高铝玻璃相比,锂铝硅玻璃具有网络结构致密、弹性模量较高和适宜两步法化学钢化等特点,被视为第三代高强玻璃基板,可用作电子
信息产品盖板、航空透明器件以及舰船、特种车辆的观察窗口等。
目前,锂铝硅玻
璃的研究主要涉及:(1)探究锂铝硅玻璃的“组成-结构-性能”本构关系,为设计优化高性能锂铝硅玻璃提供理论指导和性能预测;(2)改进现有溢流和浮法成型方法和装备,满足大尺寸、多厚度和高尺寸精度锂铝硅玻璃成型需要;(3)研究锂铝硅玻璃的两步法化学增强方法,解决表面压应力和应力层深度同步提升难题,显著提高玻璃强度、硬度和抗跌落性能。
本文基于上述三个方面综述了锂铝硅玻璃的国内外研究进展。
【总页数】11页(P2143-2152)
【作者】王衍行;李现梓;韩韬;杨鹏慧;祖成奎
【作者单位】中国建筑材料科学研究总院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171
【相关文献】
1.玻璃冷却速率对锂铝硅微晶玻璃晶化行为和结构的影响
2.锂铝硅微晶玻璃中纤维状β-锂辉石晶相的形成和表征
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空心玻璃微珠9大应用领域及研究进展
空心玻璃微珠9大应用领域及研究进展空心玻璃微珠具有密度小、热导率低、抗压强度高、流动性好、吸油率低、耐腐蚀以及化学性质稳定等优点，再加以表面处理，使其在石油钻井、隔热保温涂料、工程塑料、橡胶弹性体、重防腐涂料、胶黏剂、浮力料子、乳化炸药、电磁屏蔽料子等领域有着广阔的应用空间。
1、空心玻璃微珠在石油钻井水泥浆中的应用空心玻璃微珠在石油钻井中的应用紧要是利用其密度小、抗压强度高的特性。
闵江本等利用G级水泥、闭孔珍珠岩、空心玻璃微珠、加强料子及粉煤灰、微硅等调配固井水泥浆，当空心玻璃微珠含量为10%～22%时，可调配出密度为1.19～1.28g/cm3且性能优异的低密度水泥浆，48h抗压强度可达12.5MPa。
解决了其它低密度水泥浆无法兼顾低密度、高抗压强度、强耐压性、防漏的技术难题。
刘凯等探究了空心玻璃微珠与固井水泥浆的配伍性、流变性和稳定性，发现空心玻璃微珠与水泥浆外加剂配伍性良好，可有效降低水泥浆密度；空心玻璃微珠水泥浆流变性良好，能与水泥浆形成良好的空间网络结构，不同配方的空心玻璃微珠水泥浆上下层密度相差小于0.05g/cm3，稳定性好。
2、空心玻璃微珠在隔热保温涂料中的应用空心玻璃微珠拥有薄壁及空心结构，使其具有较低的热导率，最低热导率为0.038W/（mK），在涂料隔热保温性能方面具有广阔的应用前景。
孙万万等利用纯丙乳液作为成膜剂、金红石型钛白粉作为反射颜料、空心玻璃微珠作为隔热填料制得外墙用反射隔热保温涂料，其太阳光反射率实现0.88，隔热最大温差为12.5℃，具有良好的反射隔热保温效果。
李建涛等使用隔热保温功能填料气凝胶和空心玻璃微珠制备了隔热、耐高温型有机/无机复合保温涂料，涂料最低热导率可达0.035W/（mK），可在1100℃稳定使用。
Jie等利用溶胶—凝胶法在空心玻璃微珠上均匀的包覆一层TiO2，有效提高了空心玻璃微珠的红外反射率（由88.31%提高到96.27%）；使用表面包覆TiO2的空心玻璃微珠制备的涂料兼具反射、隔热、保温性能，涂覆所制备复合料子的内外温差实现22.4℃。
长波红外硫系玻璃制备技术的研究进展
长波红外硫系玻璃制备技术的研究进展
赵华;张袆袆;祖成奎;刘永华;周鹏;张宝东;潘峰;何坤;韩滨
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2022(41)11
【摘要】硫系玻璃具有折射率温度系数低、透过谱段范围宽、光学均匀性好、性
能可调和易于加工等优点,被视作新一代温度自适应红外热成像系统用核心元件材料,在红外追踪、红外制导、安防监控、辅助驾驶等多个领域具有广阔的应用前景。
为了解决极端服役环境对红外材料的需求,硫系玻璃制备技术研究主要涉及以下三
个方面:(1)设计开发大尺寸高纯硫系玻璃的制备方法;(2)进行气氛熔制技术探索研究以解决大尺寸硫系玻璃的工程应用需求;(3)将高能球磨、热压等方式引入到硫系玻
璃陶瓷制备上,拓展红外光学材料可选范围,提升硫系玻璃极端环境适应能力。
本文
基于上述三个方面综述了红外硫系玻璃制备技术的研究进展。
【总页数】14页(P3719-3732)
【作者】赵华;张袆袆;祖成奎;刘永华;周鹏;张宝东;潘峰;何坤;韩滨
【作者单位】中国建筑材料科学研究总院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171
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1.碲基硫系长波红外传输光纤的研究进展
2.基于硫系玻璃的紧凑式大相对孔径长波红外光学系统无热化设计
3.Dy^3+掺杂Ga-Sb-La-S新型硫系玻璃和光纤制备及
中红外发光特性4.硫系玻璃在无热化长波红外广角镜头中的应用5.用于中红外光纤激光器的高Pr^(3+)掺杂硒化物硫系玻璃和光纤制备及其光谱特性
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新型金属玻璃材料的研究进展
新型金属玻璃材料的研究进展近年来，随着科技不断进步，新型材料的研究不断推进。
其中，金属玻璃材料正逐渐成为人们研究的热点。
这种材料的出现，将对许多领域的发展造成深远的影响。
本文旨在系统地介绍新型金属玻璃材料的研究进展，并展望其应用前景。
一、金属玻璃材料的定义和特点金属玻璃材料是一种由金属原子组成的非晶态合金，除了具有金属的优异导电、导热、强度等特性外，还同时拥有玻璃的透明度和韧性。
它是经过快速冷却而制成的，其冷却速度可以达到千万倍/秒。
由于冷却速度快，原子不具有足够的时间来排列成晶体结构，从而形成非晶态合金。
因此，金属玻璃具有多种特点：1.高硬度、高强度。
金属玻璃具有非常好的耐磨性和耐腐蚀性，这让它在高强度和高硬度的领域里，如制造坦克装甲、飞机外壳、弹头等，大展身手。
2.优异的磁、电、光性能。
金属玻璃的磁、电、光性能优异，是开发新型磁、电、光器件的重要材料。
3.温度稳定性佳。
金属玻璃具有较好的温度稳定性，可以用于高温工作环境，如液态金属储存、航天器、航空器等。
4.结构可调。
金属玻璃的玻璃转移温度低，成材性好，沿着不同传热路径板材形制成三维形状，可以用于精密微观器件。
5.可降解和可再生。
金属玻璃在特定条件下可以被溶解，是环保绿色材料。
二、金属玻璃材料的制备方法1.快速凝固法。
通常采用淬火或者溅射的方法，快速冷却而成。
此方法是现代金属玻璃制备技术中应用最广的一种。
2.堆垛法。
在钢球或金属棒上堆放薄片，在薄片的同时加热，形成螺旋或线状的形态。
3.蠕变淬火法。
通过让金属样品在熔融状态下进行流变以形成非晶态，该方法被广泛应用于轻合金的材料设计中。
三、金属玻璃材料的应用前景1.制造高性能弹头。
由于金属玻璃具有高强度、高硬度、高韧性等特性，可以制造新型高性能弹头，富含创新。
这种弹头可以更好地提高炮弹和导弹的打击效果，并能够抗击各种导弹和坦克的袭击。
2.高速列车线路。
高速列车运行时需要承受巨大的压力和冲击，选用金属玻璃材料做轨道接头、连接器等，可以减小卡扣力，提升结构适应性。
空心玻璃微球制备的研究进展
冲击性 能［］宇航材料工艺 ，０７６９ Ｊ． ２０ ，：１
５ 魏胜 ， 李秀琴 ， 汪小琳 ， 薄壁玻璃微球制备工艺 ［］ 原 子 等． Ｊ．
能科学技术 ，９ ９３ （ ）３ ６ １ ９ ，３ ４ ：２
６ Ｃａ ｂ ｌ Ｊ ｍｐ ｅｌ Ｈ ，Ｇｒｎ ｅ ｓ Ｊ Ｚ，Ｐｏ ｏ Ｊ Ｆ．Ｐｒｐ ｒｔｏ ｎ ｃ ｅ ａ ａｉｎ ａ ｄ
大 大减小 。
ｆｓ ｎｅｐ ｒ ｎｓ ｕｉ ｘ ｅｉ ｔ：ＵＣ Ｌ ５ ５６［ ．Ｌｖ ｒ ｒ，Ｃ ｌ ｏ ｍｅ Ｒ ２ ３ １ Ｒ］ ｉｅｍｏｅ ａｉ —
ｆｒ ｉ：Ｌａ ｅ ｃ ｉｅｒｏ ｅＮａｉｎ ｌＬａ ｏ ａｏ ｙ，１ ８ ｏ ｎａ ｗｒｎ ｅＬｖ ｒｎ ｒ ｔ ａ ｂ ｒｔ ｒ ｏ ３ ９ ７ Ｏ Ｈｏ ｌｒｎ Ｔ ｌ ａ Ｐ，Ｄｏ ｓＲ ｅ ｗｎ Ｌ，Ｈｏ ｋ Ｂ ｍｙ Ｄ．Ｆｕ ｎ ｃ ｅ ｒ ａ ｅｔｍ—
空心玻 璃微 球 制备 的研 究进展 ／ 刘作磊 等
度测试在 Ｈ Ｍ 性能表征中显得十分重要。随着科技 的发 Ｇ
展 ， Ｇ 的粒度测 试也 逐渐从 人 工光 学显微 观察 统计 发 展 Ｈ Ｍ
・４ ３ ・ ５
４ 黄加才 ， 李凡 ， 云峰 ，等． 赵 利用空 心玻璃 微球 提高 电路板
Ｄ －ｉｅ ｏｌｗ ｇａｓｍｉ ｏｐ ｅｅｌ ｅ ａｇ ｔ［ ］ ｅ Ｔ ｆｌ ｈ ｌ ｌｓ ｃ ｓ ｈｒ ａ ｒｔｒｅｓ Ｊ ．Ｒ ｖ ｌｄ ｏ ｒ ｓ －
Ｓ ｉ ｎ ｔｕ ， ９ ５ ４ （ ） ６ ２ ｃ ｓｒ ｍ １ ７ ， ６ ６ ： ８ Ｉ
ｌ １邱龙会 ， 依备 ， 傅 汪小琳． 液滴 法制备 高尺度 比玻璃微 球壳
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夹层玻璃的技术研究进展的综述
夹层玻璃的技术研究进展的综述XXX（天津xxxxx，天津300384）关键词：夹层玻璃PVB SGP EV A承载抗击摘要：目前随着科学技术的发展夹层玻璃制造工艺相对成熟，其产品种类繁多、用途广泛。
本文主要综合介绍了夹层玻璃的发明的历史背景及发展现状、合成方法与工艺、主要性能、夹层玻璃中间膜性能及发展、应用方面、结语这个六个方面的内容。
引言:夹层玻璃是由两片或两片以上玻璃, 由中间层与玻璃牢固的韧性粘接合成的复合玻璃制品。
中间层一般为透明的有机材料。
夹层玻璃具有很高的抗冲击和抗贯穿性能, 在受到冲击破碎时, 使得无论垂直安装还是倾斜安装, 均能抵挡意外撞击的穿透。
一般情况下, 还能保持一定的可见度, 从而起到安全防护作用。
因此, 又称为夹层安全玻璃。
目前在夹层玻璃生产中,使用最多的中间粘合材料是聚乙烯醇丁醛（PVB）胶片,其他还有离子性中间膜（SGP）、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EV A）、EN等[1]。
由于玻璃与PVB等胶片组合在一起,玻璃即使碎裂,碎片也会被粘在胶片上而不会四散分开。
破碎的玻璃表面仍保持整洁光滑。
这就有效防止了碎片扎伤和穿透坠落事件的发生,确保了人身安全。
与传统的普通玻璃相比,夹层玻璃在安全、保安防护、隔音及防辐射等方面有着不可比拟的优良性能。
在针对夹层玻璃的使用性能要求可以选择不同的加工工艺和不同的中间膜材料来改善夹层玻璃的使用性能，如汽车玻璃大多数是选用PVB作为中间膜，建筑夹层玻璃则主要选用高强度的SGP中间膜材料等。
正是由于夹层玻璃它具有耐光、耐热、抗冲击强度高等诸多优点,使得夹层玻璃在国内外建筑结构中得以广泛的应用,特别是在玻璃幕墙的外立面、大型玻璃采光顶、玻璃楼梯、玻璃栏杆等结构中应用最为突出。
1.夹层玻璃的发明历史背景及发展现状夹层玻璃的发明具有十足的偶然性。
最早是由法国一位名叫别奈迪克的化学家在一次实验中偶然发现的[2]。
他在两片玻璃之间夹上一层透明的硝酸纤维素薄膜，使其粘在一起后进行摔打实验，玻璃只出现裂纹而不会四处飞溅玻璃碎片。
航空航天行业先进材料研发与制造技术升级方案
航空航天行业先进材料研发与制造技术升级方案第1章先进材料研发概述 (4)1.1 航空航天行业背景及发展趋势 (4)1.1.1 航空航天行业背景 (4)1.1.2 航空航天行业发展趋势 (4)1.2 先进材料在航空航天领域的应用 (4)1.2.1 金属材料 (5)1.2.2 复合材料 (5)1.2.3 陶瓷材料 (5)1.2.4 功能材料 (5)1.3 先进材料研发的关键技术及挑战 (5)1.3.1 关键技术 (5)1.3.2 挑战 (5)第2章先进金属材料研发 (6)2.1 高功能合金材料 (6)2.1.1 镍基高温合金 (6)2.1.2 钛合金 (6)2.1.3 铝合金 (6)2.2 金属基复合材料 (6)2.2.1 铝基复合材料 (6)2.2.2 钛基复合材料 (6)2.2.3 镍基复合材料 (7)2.3 金属粉末制备与成型技术 (7)2.3.1 粉末制备方法 (7)2.3.2 粉末成型技术 (7)2.3.3 粉末后处理工艺 (7)第3章先进陶瓷材料研发 (7)3.1 陶瓷基复合材料 (7)3.1.1 引言 (7)3.1.2 陶瓷基体材料 (7)3.1.3 增强纤维及其界面 (7)3.1.4 陶瓷基复合材料制备技术 (8)3.2 先进陶瓷粉体制备技术 (8)3.2.1 引言 (8)3.2.2 化学法制备技术 (8)3.2.3 物理法制备技术 (8)3.2.4 复合制备技术 (8)3.3 陶瓷材料成型与烧结工艺 (8)3.3.1 引言 (8)3.3.2 成型工艺 (8)3.3.4 烧结助剂与添加剂 (8)3.3.5 烧结过程中的缺陷控制 (9)第4章先进树脂基复合材料研发 (9)4.1 碳纤维增强树脂基复合材料 (9)4.1.1 碳纤维概述 (9)4.1.2 碳纤维树脂基复合材料的制备工艺 (9)4.1.3 碳纤维树脂基复合材料的功能优化 (9)4.2 玻璃纤维增强树脂基复合材料 (9)4.2.1 玻璃纤维概述 (9)4.2.2 玻璃纤维树脂基复合材料的制备工艺 (9)4.2.3 玻璃纤维树脂基复合材料的功能优化 (9)4.3 芳纶纤维增强树脂基复合材料 (9)4.3.1 芳纶纤维概述 (9)4.3.2 芳纶纤维树脂基复合材料的制备工艺 (9)4.3.3 芳纶纤维树脂基复合材料的功能优化 (10)第5章先进功能材料研发 (10)5.1 导电材料 (10)5.1.1 概述 (10)5.1.2 金属导电材料 (10)5.1.3 导电聚合物材料 (10)5.1.4 导电复合材料 (10)5.2 热防护材料 (10)5.2.1 概述 (10)5.2.2 热防护陶瓷材料 (10)5.2.3 热防护金属基复合材料 (11)5.2.4 热防护涂层材料 (11)5.3 隐身材料 (11)5.3.1 概述 (11)5.3.2 吸波材料 (11)5.3.3 雷达隐身材料 (11)5.3.4 红外隐身材料 (11)第6章材料功能评价与测试技术 (11)6.1 材料力学功能测试 (11)6.1.1 拉伸功能测试 (11)6.1.2 压缩功能测试 (12)6.1.3 弯曲功能测试 (12)6.1.4 冲击功能测试 (12)6.2 材料热物理功能测试 (12)6.2.1 热导率测试 (12)6.2.2 热膨胀系数测试 (12)6.2.3 热稳定性测试 (12)6.3 材料环境适应性测试 (12)6.3.1 耐腐蚀功能测试 (12)6.3.3 疲劳功能测试 (12)6.3.4 空间环境适应性测试 (13)第7章高效加工技术升级 (13)7.1 高效数控加工技术 (13)7.1.1 数控加工技术在航空航天行业的应用 (13)7.1.2 高效数控加工技术的升级方案 (13)7.2 激光加工技术 (13)7.2.1 激光加工技术在航空航天行业的应用 (13)7.2.2 激光加工技术的升级方案 (13)7.3 精密铸造与锻造技术 (13)7.3.1 精密铸造与锻造技术在航空航天行业的应用 (13)7.3.2 精密铸造与锻造技术的升级方案 (14)第8章特种加工技术升级 (14)8.1 超声波加工技术 (14)8.1.1 技术概述 (14)8.1.2 技术升级方案 (14)8.2 电解加工技术 (14)8.2.1 技术概述 (14)8.2.2 技术升级方案 (14)8.3 电子束加工技术 (14)8.3.1 技术概述 (14)8.3.2 技术升级方案 (15)第9章智能制造与自动化技术 (15)9.1 智能制造系统设计 (15)9.1.1 智能制造系统架构 (15)9.1.2 智能制造关键技术 (15)9.2 自动化装配与焊接技术 (15)9.2.1 自动化装配技术 (15)9.2.2 自动化焊接技术 (16)9.3 数字化工厂与物联网技术 (16)9.3.1 数字化工厂 (16)9.3.2 物联网技术 (16)第10章质量控制与可靠性评估 (16)10.1 材料质量控制策略 (16)10.1.1 建立严格的原材料采购与验收制度 (16)10.1.2 实施材料生产过程质量控制 (16)10.1.3 开展材料功能检测与评价 (17)10.1.4 建立材料数据库和质量追溯体系 (17)10.2 制造过程质量控制 (17)10.2.1 制定精细的制造工艺规范 (17)10.2.2 强化过程监控与检测 (17)10.2.3 开展生产人员技能培训与考核 (17)10.2.4 建立生产过程质量管理体系 (17)10.3 产品可靠性评估与寿命预测 (17)10.3.1 开展产品可靠性分析 (17)10.3.2 建立产品寿命预测模型 (17)10.3.3 开展产品试验与验证 (18)10.3.4 建立产品可靠性数据库 (18)第1章先进材料研发概述1.1 航空航天行业背景及发展趋势航空航天行业作为国家战略性新兴产业之一，近年来在全球范围内取得了迅速发展。
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航空玻璃研究进展学院（系）：专业：学生姓名：学号：教学老师：完成日期：年月日摘要航空上使用的材料多种多样，除了占主要地位的金属外，还有一类具有特殊功能的部件，就是航空透明件，也称航空玻璃件。
它一般起到透明的作用，但有时也起到支撑作用，因此有特殊的性能要求。
本文围绕航空玻璃进行一个较全面的综述介绍，主要概述航空玻璃，介绍航空玻璃的性能特点，以及针对不同种类的航空玻璃分析其性能特点，其中航空有机玻璃性能优异，但也存在明显缺点。
此外，还介绍了航空透明件中的中间层材料和连接与辅助材料。
由于航空用玻璃中航空有机玻璃占比重较大，文中选择性介绍了几种航空有机玻璃的制备方法，包括浇铸法及航空有机玻璃镀膜方法。
最后一部分介绍了航空玻璃领域的最新研究进展，可以从中看出目前航空玻璃研究的热点问题及发展前景。
关键词：航空材料；航空玻璃；性能特点；制备方法；研究进展目录一、航空玻璃概述................................................................... 错误！未定义书签。
1.1航空玻璃简介.......................................................................................... - 1 -1.2航空窗用玻璃概述.................................................................................. - 1 -1.3航空窗用玻璃的特点.............................................................................. - 1 -二、航空玻璃的分类............................................................................................... - 2 -2.1航空有机玻璃.......................................................................................... - 2 -2.2航空无机玻璃.......................................................................................... - 4 -2.2.1 航空硅酸盐玻璃........................................................................ - 4 -2.2.2航空增强硅酸盐玻璃................................................................... - 4 -2.3 复合玻璃................................................................................................. - 5 -2.3.1层合玻璃....................................................................................... - 5 -2.3.2玻璃—塑料复合透明材料........................................................... - 5 -2.3.3电加温玻璃................................................................................... - 5 -2.4中间层材料.............................................................................................. - 6 -2.5 连接与辅助材料................................................................................... - 7 -2.5.1 边缘连接材料............................................................................ - 7 -2.5.2透明材料辅料............................................................................... - 8 -三、航空有机玻璃的制备....................................................................................... - 9 -3.1 浇铸法制备聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） ...................................... - 9 -3.2 有机玻璃的制作方法............................................................................. - 9 -3.3 航空玻璃凝胶镀膜............................................................................... - 10 -四、航空玻璃的最新研究进展............................................................................. - 10 -4.1聚碳酸酯在航空材料领域中的应用................................................. - 10 -4.2 PPG航空材料事业部展示增强型风挡玻璃 .................................... - 11 -4.3 微爆索切割航空有机玻璃................................................................. - 11 -参考文献................................................................................................................. - 12 -一、航空玻璃概述1.1航空玻璃简介飞机上有一类功能特殊的部件，称作透明件或玻璃件。
它们一般由透明材料、连接件、减震及密封材料等组合而成，如防弹玻璃，电加温玻璃，座舱盖等等。
每架飞机安装有几十个，甚至上百多个透明件。
最简单的透明件，如仪表罩，只是一块硅酸盐玻璃，嵌在仪表的壳体上；复杂透明件，如座舱盖，是有许多零部件经过复杂的组合而成的。
在飞机的透明件中，一窗用透明件最为重要，也较复杂。
飞机的舷窗玻璃、座舱盖、风挡等透明件，一般作为机身的窗口，故称为窗用透明件。
它们是机体结构的一个重要组成部分，不但起透明件的作用，还起结构件的作用，成为飞机气动外形的一部分。
1.2航空窗用玻璃概述按结构和材料，窗用透明件大致可分为两种类型：一种是用有机玻璃制成的单层窗用玻璃件，如歼击机和强击机等的座舱盖、侧风挡，轰六飞机的第二领航玻璃等。
这种透明件一般具有曲面的外形，形状较为复杂，气动性能也较好。
另外一种是复合玻璃件，一般用几层透明材料经中间层粘合而成，如防鸟撞玻璃、防弹玻璃和电加温玻璃等。
复合玻璃件有的用两层以上硅酸盐玻璃粘合而成，也有是用有机玻璃与硅酸盐玻璃粘合而成，一般外形比较简单，多数是平面的形状。
复合玻璃往往具有一些特殊的功能，如起防弹、防鸟撞，防冰和除冰灯作用。
复合玻璃件一般不会发生突然爆破。
损坏时碎片也不飞散，所以破损时飞行安全的影响比单层的浇铸有机玻璃小。
1.3航空窗用玻璃的特点（1）其主要部件都是用有机玻璃，硅酸盐玻璃，透明中间膜等透明材料制成的，具有相当高的透明度，能够通过这些部件来采光和传递各种信息，信号，这是其特有的功能。
（2）由于硅酸盐玻璃相当脆，浇铸的有机玻璃也较脆且耐磨性不好，因而制件比较“脆弱”。
若选材，设计，制造和使用维护等不当，会大大影响其功能。
（3）窗用玻璃除了透光的功能外，有的还有一些其他的特殊功能，如防冰和除冰，防弹，防鸟撞等等。
（4）多数透明件为飞机壳体的组成部分，起结构件德作用，如座舱盖为驾驶员舱的一部分，因此具有足够的强度和刚度，良好的空气动力性能。
由于窗用玻璃功能多，要求高，而其本身又相当脆，因此长期以来使用维护中问题较多，往往成为影响飞机的故障件。
二、航空玻璃的分类按性质和用途，航空玻璃可区分为航空有机玻璃、航空无机玻璃、复合玻璃和中间层材料等四大类。
此外，用于航空透明件的还有一些特殊材料，虽然不一定透明，但和透明件密切相关，也一起介绍一下。
2.1航空有机玻璃有机玻璃俗称明胶玻璃，一般是指甲基丙烯酸甲酯类的本体聚合物。
它是一种无色透明的热塑性塑料。
其航空品级不仅已广泛用来制作各型飞机的座舱盖、风挡、观察窗等透明件，而且也是防弹玻璃等复合玻璃的组成部分，长期以来一直作为飞机透明件的主要透明材料。
由于飞机的飞行速度和高度不断提高，对航空透明件的要求也相应地提高，因此出现了许多新的有机玻璃品种。
当前在国产飞机上使用的主要品种有增塑的浇铸有机玻璃板，如YB-2YB-3；共聚的浇铸有机玻璃板，如YB-4；不增塑的定向有机玻璃板，如DYB-2；共聚的定向有机玻璃板，如DYB-4，MDYB-4。
[1]航空有机玻璃性能上的主要优点有：（1）具有优异的光学性能。
由于它是无定型透明的均质塑料，而且表面便于磨光和抛光，所以板材和制品都具有非常良好的光学性能。
如它的透光率为91%~93%，不仅优于其他透明材料，而且比硅酸盐玻璃高10%以上；它的影像变动较小，较少出现光学畸变，表面出现的光学缺陷或表面产生的影响光学性能的其他缺陷，一般可用磨光和抛光等方法除掉。
（2）比重小，强度好。
航空有机玻璃质轻而且坚韧，比重为1.18，比水略重，比硅酸盐玻璃轻一倍多，比钢铁轻六倍多，这对减轻飞机重量非常有利。
它的脆性比硅酸盐玻璃小的多，可以用来制作结构件，且制件有一定的抗冲击和震动能力；它的抗拉强度大于63.7MPa，压缩强度大于127.4MPa，静弯曲强度大于117.8MPa，基本上满足了飞机结构材料的要求。