1. 研究目的与意义（文献综述）
硼硅酸盐玻璃是一种通过改变玻璃成分，有效降低玻璃的膨胀系数，有效提高透光性能和玻璃强度、玻璃的软化点温度、玻璃的导热能力等性能的玻璃。[1]它是一种用途非常广泛的光学玻璃，我们日常接触的玻璃仪器、输液瓶、日光灯管，甚至是手机触摸屏、液晶显示器等都能看到硼硅酸盐玻璃的身影，硼硅酸盐玻璃之所以受到人们的青睐，主要归功于它的优异性能[2,3]。由于其具有良好的热稳定能力、优异的光学性能、机械加工性能、化学稳定性而越来越受到人们的重视。ZnO-B2O3-SiO2玻璃作为一种优良的硼硅酸盐玻璃，近年来也逐渐受到了人们的关注。锌硼硅玻璃的熔点低，热稳定性好，力学性能、电性能优异，易于存放和加工，在发光材料领域、封接材料领域和光储存材料领域的研究已得到越来越广泛的关注[4,5]。周世珪[6]等人对锌硼硅系结晶型钝化玻璃的可行性进行了研究，认为该类玻璃可用作硅元件的钝化材料；张骋[7]等人认为，稀土掺杂硼硅酸锌玻璃较易合成，可作为良好的发光材料；吴霞宛[8]等人则对锌硼硅玻璃的介电性能进行了研究，肯定了该系玻璃在计算机基片材料和电路封装材料方向的应用；吕学鹏等人[9,10]则对ZnO-B2O3-SiO2玻璃掺杂的锂锌钛陶瓷微波介电性能进行了研究。硼硅酸盐玻璃大部分的组分为硼、硅和碱金属氧化物的氧化物[11]。硼硅酸盐玻璃中，B2O3和SiO2 是两种必不可少的玻璃形成体，这两种氧化物都能单独形成玻璃。其中 B2O3通常以[BO3]为结构单元形成层状结构，而 SiO2是以[SiO4]为结构单元形成架状结构，不同的结构使得B2O3和 SiO2二者难以形成稳定的玻璃熔体。内蒙古科技大学的田俊虎等人[3]通过核磁共振发现，加入碱金属氧化物能为玻璃网络提供游离氧，能促进[BO3]转变为由桥氧组成的[BO4]，[BO4]具有与[SiO4]相似的架状结构，当 B2O3以[BO4]结构进入玻璃网络，并与[SiO4]共同构成网络时，玻璃的结构稳定性大大提高，硼硅酸盐的稳定内部结构使其拥有诸多优良性能。ZnO-B2O3-SiO2玻璃是以硅硼氧结构为主体，ZnO为中间体氧化物构成的硼硅酸盐玻璃。在锌硼硅三元体系中，SiO2 和 B2O3作为网络形成体存在，两者共同形成网络骨架，[SiO4]之间以及与[BO4]和[BO3]之间以顶点相连，形成空间网络结构并在三维空间扩展；对于单独的硅酸盐玻璃由于 Si-O键强大以及聚合程度高等原因，造成其熔制温度较高,而B2O3的存在可以降低玻璃的高温粘度。
V. V. Gerasimov等人研究了不同锌硼硅玻玻璃配方的结构与性能[12]。近年来锌硼硅玻璃中掺杂TiO2、V2O5以及 Tb3 、Eu3 、Sm3 、Ce3 等稀土离子以改善其发光性能的研究屡有报道[13,14]。许靖琨等人[15]研究了Li2O对锌硼硅玻璃系统热膨胀性能的影响。胡一晨等人[16]在其发表的文章中明确提到在玻璃中加入碱金属氧化物可以在较低温度下获得均匀的玻璃熔体，而且有助于降低玻璃粉体的烧结温度。同时碱金属氧化物是一种良好的玻璃助熔物质，碱金属离子半径不同，对玻璃软化温度、析晶性能以及电学性能等都有着不同的影响。Lim等[17]研究表明 Li2O 在低温下性能活泼，添加质量分数为2%的 Li2O 能使玻璃在 750 ℃下烧结性能良好， Cho等[18]的研究说明 Na2O 和 K2O的混合添加使Ca-Al-B玻璃体系的软化温度降低。本课题将对ZnO-B2O3-SiO2系统玻璃开展系统研究工作，探讨R2O的引入量变化对玻璃结构和性能的影响，以确定合适的R2O的引入量。在得到玻璃样品后运用红外、拉曼核磁共振等现代测试技术研究玻璃的化学稳定性、耐磨性及耐酸碱性等性能的变化，以分析R2O的引入量对玻璃性能的影响；在查阅文献的基础上计算R2O的引入量变化对应的玻璃理论粘度值的变化，并与实验测试数据进行对比，研究玻璃的结构的变化。同时在分析比较不同R2O引入量玻璃组分的性能后明确R2O合适的引入量，获得具有更优越的结构和性能的ZnO-B2O3-SiO2玻璃。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容（1）通过查找相关文献，设计一种zno-b2o3-sio2系统玻璃，各组分所用的原材料分别为氧化锌、硼酸和二氧化硅；
（2）本实验先通过查阅资料利用经验公式估算出该组分特定温度下的理论粘度，在与试验中其实际粘度进行比较；
（3）在锌硼硅玻璃系统中引入碱金属氧化物后对其结构和性能都有一定的影响，通过对原料中含有不同种类、不同含量的碱金属氧化物以及混合碱的玻璃的结构和性能进行分析测试，掌握其对玻璃热膨胀性、化学稳定性、耐酸碱性能等的影响，最终确定合适的r2o的引入量。
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，完成开题报告；第4-6周：明确技术方案和工艺路线，明确研究所需实验药品、仪器和设备等；
第7-9周：根据研究内容，设计玻璃组分，熔制玻璃；
第10-12周：对玻璃的结构和性能进行测试；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 潘顺浩. 硼硅酸盐玻璃的应用与发展前景展望[j].河南建材, 2009(3):16-17.[2] 何峰, 房玉, 刘佳等. b2o3对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响[j]. 武汉理工大学学报, 2012, 34(2): 1-4.
[3] 田俊虎. zno-b2o3-sio2玻璃形成区及稀土对其分相影响的研究[d].内蒙古: 内蒙古科技大学, 2014:1-22.
[4] 杨佳. 稀土掺杂锌硼硅玻璃高温熔体物性的研究[d].内蒙古:内蒙古科技大学, 2015:1-12.
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