摻雜Nb2O5的鈉鈣硅玻璃結(jié)構(gòu)與性能研究

鳳杰，吳小飛，周玨輝，楊輝，張啟龍

（1．浙江大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310027；2．浙江金利華電氣股份有限公司，浙江 金華 321037）

摻雜Nb2O5的鈉鈣硅玻璃結(jié)構(gòu)與性能研究

鳳杰1，吳小飛2，周玨輝1，楊輝1，張啟龍1

（1．浙江大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310027；2．浙江金利華電氣股份有限公司，浙江 金華 321037）

以Na-Ca-Si玻璃系統(tǒng)為研究對象，研究了摻雜Nb2O5對Na-Ca-Si玻璃結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明：Nb2O5能夠?qū)υ械牟ＡЫY(jié)構(gòu)起到修復(fù)作用，Nb—O—Si及Nb=O鍵具有更高的鍵強(qiáng)，使玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、緊密，從而可顯著提高機(jī)械強(qiáng)度，并降低介質(zhì)損耗。當(dāng)Nb2O5含量達(dá)到3%時Na-Ca-Si玻璃具有最佳綜合性能，抗彎強(qiáng)度為117 MPa，相對介電常數(shù)為8.41，介電損耗為1.25×10-3。

玻璃；結(jié)構(gòu)；機(jī)械強(qiáng)度；介質(zhì)損耗

鈉鈣硅玻璃是典型的玻璃體系之一，在建筑門窗、建筑幕墻、運(yùn)輸車窗以及線路絕緣等方面都有廣泛應(yīng)用[1-4]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代建筑、線路絕緣等應(yīng)用對材料的要求不斷提高。國內(nèi)外學(xué)者展開了廣泛研究，調(diào)節(jié)鈉鈣硅玻璃成分和結(jié)構(gòu)，在改善玻璃力學(xué)、熱學(xué)及透光性能的同時，增加其電學(xué)、光學(xué)等方面的性能，以滿足特殊領(lǐng)域的應(yīng)用。Dutta A等[5]探討了鈉鈣玻璃不同頻率的電導(dǎo)率和介電弛豫特性。Darwish H 等[6]研究了摻NdF3對鈉鈣玻璃性能的影響，結(jié)果表明，隨NdF3摻量增加，玻璃的密度、電導(dǎo)率和介電常數(shù)增大，顯微硬度下降。Shen JW等[7]研究了K/Na比對鈉鈣玻璃性能的影響，結(jié)果表明，隨K增加，黏度先減小后呈對數(shù)增大，楊氏模量輕微降低，熱膨脹系數(shù)增大。

現(xiàn)有鈉鈣硅玻璃由于Na2O、K2O的存在，帶來了游離氧，破壞了玻璃內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了玻璃的機(jī)械強(qiáng)度（抗彎強(qiáng)度為80～90 MPa），限制了其在建筑、線路絕緣等領(lǐng)域的應(yīng)用。……