氧化钛纳米薄膜对玻璃表面的强化机制研究

摘要

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃基体表面制备的掺铈和未掺铈的纳米TiO2薄膜，对玻璃基体具有强化作用。涂覆未掺铈TiO2薄膜的玻璃与涂膜前相比较，其抗弯强度和断裂韧性分别增加了7％和24％，涂覆掺铈薄膜后玻璃的力学性能增加的更为显著。借助原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)分析，探讨了薄膜对玻璃基体表面强化的作用机制。研究表明，涂覆在玻璃表面均匀致密的纳米结构TiO2薄膜，通过高温烧结，原子间发生相互扩散，牢固地粘附于玻璃表面，使玻璃表面的微裂纹、断键等得以修复，从而提高了玻璃的力学性能。