Ge-Ga-S硫系玻璃的微结构及析晶行为研究
Microstructure and Crystallization Behavior of Ge-Ga-S Chalcogenide Glasses
玻璃的微结构和析晶行为研究一直是玻璃科学中两大核心主题.特别是开展玻璃功能化研究时,玻璃微结构的认识能够提供良好的基础理论指导,玻璃析晶研究可以提供可靠的技术手段.在众多的玻璃种类中,硫系玻璃因其优异的透红外光学性质广为人知,但是较差的热学和力学属性限制了硫系玻璃的应用发展.从多样的功能化氧化物玻璃陶瓷成功研发经验能够认识到:可以利用亚稳态玻璃有向晶态转变自然趋势的特点,通过在玻璃基质中析出纳米尺寸晶粒改善其热学与力学性能;并且,还可通过控制析出各类功能性晶体,赋予这类玻璃陶瓷复合材料新的热学、光学和电学特性.因此,开展硫系玻璃微结构与析晶行为研究,建立玻璃组成、微结构与析晶行为之间的关联规律,具有很好的基础理论与应用研究意义.本文开展了 Ge-Ga-S硫系玻璃体系的微结构、性能和析晶行为的研究工作.首先,通过 Raman、SEM、XRD 等结构表征手段对 Ge-Ga-S 体系中 GexS100-x(Gx)、(Ge1-xGax)S2(GAx)和(100-x)GeS2.5-xGa(GGx)系列的微结构进行分析.然后,收集和整理各系列样品的热学、光学、机械等性能参数与结构之间的关系,整体上完成组分-结构-性能三者之间关系的构建.最后,通过对玻璃样品进行微晶化研究,一方面认识玻璃微观结构与析晶行为的关系,另一方面探索能够使硫系玻璃走向实际应用的红外材料,即在保持光学性能的基础上,提高热机械性能的微晶玻璃材料.本文第一章为绪论,首先简单说明了硫系玻璃的微结构和析晶行为;然后着重介绍了Ge-Ga-S硫系玻璃的研究进展;最后提出了本研究工作的具体内容、研究目的和意义.第二章描述了本研究工作实验过程中需要用到的实验原料、实验仪器和硫系玻璃制备的相关流程,以及对结构性能、热学性能、光学性能、机械性能的原理和表征仪器进行认识和学习.第三章详细地研究了二元GexS100-x(9.09mol%≤x≤45.45mol%)硫系玻璃的微结构、性能和析晶行为.使用EDS对样品的组分进行验证并利用Raman散射和XRD等表征手段对玻璃网络结构进行细致的分析和讨论.第四章和第五章分别研究了三元Ge-Ga-S硫系玻璃的微结构和析晶行为.对于结构和性能的研究实验,采用的手段和方法同第三章,同样构建了组分-结构-性能三者之间的关系,为未来Ge-Ga-S体系玻璃功能化设计提供理论支持.最后一章为结论,总结了本研究工作得出的主要实验结论,包含了二元Ge-S和三元的Ge-Ga-S硫系玻璃体系微结构、性能和析晶行为.通过本论文工作,细致探讨了 Ge-Ga-S硫系玻璃的微结构,完善了 Ge-Ga-S硫系玻璃的组分-结构-性能三者之间关联规律,认识到Ge-Ga-S硫系玻璃的微晶化能够改善其热-机械性能,为Ge-Ga-S基硫系玻璃的功能化设计提供了参考.
- 作者：
- 朱二伟
- 学位授予单位：
- 宁波大学
- 专业名称：
- 通信与信息系统
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 林常规
- 中图分类号：
- TQ171.1
- 关键词：
- 硫系玻璃；微结构；析晶行为；组分-结构-性能
- Chalcogenide glasses; Microstructure; Crystallization behavior; Composition-structure-property;