[發明專利]一種電阻為1011Ω.cm數量級的硅酸鹽玻璃及其制備方法

有效

• 申請號: 201110363200.X
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102674687A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 王義;程建平;李元景;趙寶福;呂文雄
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京亞康特種玻璃有限責任公司
• 主分類號: C03C3/105
• 分類號: C03C3/105;C03C3/108
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 樓艮基

技術領域

本發明涉及特殊性能玻璃，具體的說是一種體積電阻率(常溫)在10¹¹Ω-cm數量級的低電阻率玻璃。

背景技術

平板玻璃(也即浮法玻璃)在國民經濟及人民生活的各個領域具有廣泛的應用。隨著科技的發展，平板玻璃在科學研究領域的應用也越加普遍。如上世紀九十年代發展起來的阻性板室探測器(RPC)和多氣隙電阻板室(MRPC)探測器均使用平板玻璃作為主要材料。常規玻璃的體積電阻率(常溫)在10¹²～10¹³Ω·cm之間，它可以認為是一種半導體，其導電機理在于玻璃中的一價堿金屬離子的遷移而產生的微弱的離子導電。采用常規浮法玻璃制成的MRPC的粒子計數率小于1KHz/cm²。有些大型的物理實驗(如德國GSI加速器實驗室的重粒子物理實驗)要求MRPC能夠達到20KHz/cm²的計數率，這樣，普通玻璃是滿足不了要求的。為了提高MRPC的粒子計數率，需要采用低電阻率的玻璃，玻璃的體電阻要低到10¹⁰～10¹¹Ω·cm。普通玻璃是一種離子型半導體，而我們研制的低電阻率玻璃是一種電子導電型玻璃。其導電機理可以用小極化子跳越(small?polaron?hopping)來解釋。當玻璃中含有的過渡金屬氧化物時，兩種或兩種以上的價態金屬離子共存，于是玻璃具有半導體行為，其結果玻璃的體積電阻率降低。本發明是基于Fe₂O₃的的行為而研制的電子導電型玻璃。

發明內容：

本發明是摒棄了經典的離子型導電玻璃制作方法而研制的一種低電阻率的電子型導電玻璃。

本發明的特征在于。是一種硅酸鹽型低電阻率玻璃，其組成成分及摩爾百分比含量為：

SiO₂：48％-55％????????Fe₂O₃：10％-14％

Na₂O：15％-26％????????AL₂O₃：3-8％

CaO：0.5％-5％?????????B₂O₃：0％-9％

PbO：2％-7％

其制備方法依次含有以下步驟：

步驟(1)，把熔化爐加熱至1220℃-1250℃，把所述SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、AL₂O₃、CaO、B₂O₃、PbO按設定的配比均勻混和后加入所述融化爐，再升溫至1400-1450℃，熔化4小時-4.5小時，攪拌均勻后，使所述混和料呈熔融狀態；

步驟(2)，把步驟(1)得到的所述熔融狀態的混和料澆鑄到450℃-480℃的模具中，進入退火爐，在490℃退火，經冷加工后得到所需的硅酸鹽型低電阻率玻璃。

本發明的優點在于：

(1)本發明可以制備10¹¹Ω.cm數量級的低電阻率玻璃。

(2)本發明制備的玻璃機械強度高，可加工性能好。

(3)本發明的玻璃無毒、無害，無害于人體健康，利于環境保護。

具體實施方式：

實例1-3。

實例1-3組成配方及操作條件分別見表1和表2。

實例1-3的產品性能見表3。

表1?組成配方