GeS2基硫系玻璃的结构依赖析晶机制研究

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硫系玻璃由于其低声子能量和长波透射能力强的特性备受关注,是一种极具潜力的新型红外光学材料,广泛应用于军事国防及民用安防领域。但是硫系玻璃在玻璃形成过程中易析出晶体导致玻璃失透,这极大地影响了硫系玻璃的应用。传统的解决策略是优化玻璃组成和改变熔制工艺,近些年来,制备性能优异的硫系微晶玻璃成为一种新的解决方案。晶体的可控析出,不仅可以形成透明的微晶玻璃,而且微晶玻璃会具备晶体的功能特性。要实现晶体在硫系玻璃中的可控生长,首要条件是需要认清硫系玻璃体系中的晶化行为种类及成核结晶机理。但是目前关于硫系玻璃的析晶机制仍然处于探索阶段,尚未取得清晰的认识。本研究工作对GeS2基玻璃的形成、性能以及晶化机理进行了探索性的研究工作。具体工作如下:(一)Ga2S3、In2S3作为网络中间体与GeS2组成伪二元玻璃体系,分析了析晶过程中微观网络结构的变化,通过Ga2S3和In2S3晶体析晶机理的研究,对GeS2基硫系玻璃中网络中间体的析晶机制进行了分析总结;(二)将Rb Cl和Ba Cl2作为网络修饰体引入GeS2-Sb2S3伪二元玻璃体系中,氯化物晶体(Rb Cl和Ba Cl2)均被析出,研究了Rb Cl和Ba Cl2在GeS2–Sb2S3玻璃体系中发挥的网络修饰作用,对GeS2基硫系玻璃中网络修饰体的析晶机制进行了分析总结;(三)将Cd Cl2作为网络修饰体引入GeS2–Sb2S3玻璃体系中并制备一系列样品,通过Raman研究了Cd Cl2在GeS2–Sb2S3玻璃网络中的“溶解行为”;之后对未析晶及性能良好的样品进行细致的热处理,分析了Cd4GeS6晶体的混合式析晶机制,同时研究了样品的微观结构。本工作对GeS2基的硫系玻璃的网络中间体和网络修饰体的析晶机制进行了探索性的研究,获得了一系列性能优异的透明纳米晶复合透明硫系玻璃陶瓷,详细分析了析晶前后样品微观结构的变化。
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