银离子交换制备光致变色玻璃的组成研究

摘要

自六十年代美国康宁公司首先研制出含卤化银光色玻璃以来,生产上均采用配合料直接熔制方法.由于高温下卤化银极易挥发,以及银被还原,故工艺要求苛刻,否则不易获得稳定的良好光色性能,以致发生玻璃着色等质量问题.而且由于光化学过程的表面效应,故光照时产生的色心浓度沿深度方向递减,使玻璃内部的光敏组成并未能充分发挥作用.Harman研究过用离子交换法制备光色玻璃。我们的研究发现，采用Ag+交换法制备光色玻璃提高了玻璃表面色心浓度，且熔制工艺简便，减少贵金属银的消耗，并可望使玻璃同时获得化学增强。本文应用DTA、TEM、SEM和EDS等实验手段，研究了R2O-Al2O3-B2O3-SiO2系玻璃组成对其分相、离子交换速率以及光色性能的影响规律。结果表明，基玻璃组成主要通过影响玻璃分相、Ag、交换速度以及网络完成程度而对光色性能起作用。分子比Φ=[(R2O+RO)-(Al2O3)]——[B2O3]综合反映玻璃网络完整程度、宽敞性和分相能力，可作为选择，调整玻璃组成的依据和表征参数。对所研究系统中，0<Φ<0.35范围均有光色性，当SiO2=60mol%、Φ=0.02～0.25范围内，可获得变色响应良好的光色玻璃。组成给定时，玻璃变暗度随分相颗粒增大而增大；而均匀、孤立状态的分相形貌的玻璃褪色速度较快。