[發(fā)明專利]一種采用玻璃材料基因方法預(yù)測(cè)激光玻璃性能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811082327.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN109300514B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊中民;錢國(guó)權(quán);錢奇;唐國(guó)武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C20/30
• 分類號(hào): G16C20/30;G16C20/70
• 代理公司: 44102 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 何淑珍;江裕強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種采用玻璃材料基因方法預(yù)測(cè)激光玻璃性能的方法，將目標(biāo)激光玻璃所對(duì)應(yīng)相圖中鄰近激光玻璃組分的一致熔融玻璃態(tài)化合物作為激光玻璃“基因”，依據(jù)一致熔融玻璃態(tài)化合物的激光性能預(yù)測(cè)目標(biāo)組分激光玻璃的激光性能，包括如下步驟：(1)利用相圖數(shù)據(jù)庫(kù)，獲得所研究激光玻璃對(duì)應(yīng)的相圖；(2)選取激光玻璃配方，用鄰近一致熔融玻璃態(tài)化合物的含量表示玻璃組成；(3)查找或者推算鄰近的一致熔融玻璃態(tài)化合物的性質(zhì)，如物理性質(zhì)、激光性質(zhì)；(4)用一致熔融玻璃態(tài)化合物的含量和性質(zhì)通過加和法則，來(lái)預(yù)測(cè)目標(biāo)激光玻璃的性質(zhì)。本發(fā)明是一種低成本、快速研發(fā)新型激光玻璃和光纖的新方法，對(duì)高性能激光器的開發(fā)具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于玻璃材料研究領(lǐng)域，具體涉及一種采用玻璃材料基因方法預(yù)測(cè)激光玻璃性能的方法。

背景技術(shù)

玻璃材料已成為現(xiàn)代生活中必不可少的一部分，且對(duì)社會(huì)文明的發(fā)展起著重要的推動(dòng)作用。玻璃態(tài)被認(rèn)為是介于熔融液態(tài)和晶體間的熱動(dòng)力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)，長(zhǎng)期以來(lái)，玻璃態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)一直是凝聚態(tài)物理中最具挑戰(zhàn)力的問題。Science在創(chuàng)刊125周年之際將“玻璃態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)是什么”這一科學(xué)問題列為125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題之一。玻璃無(wú)處不在，盡管使用了上千年，依然是一種神秘的材料，其組成-結(jié)構(gòu)-性能間的關(guān)系也一直阻礙著玻璃的最優(yōu)化使用。而且，目前玻璃材料的研發(fā)主要靠實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法，其存在研發(fā)周期長(zhǎng)，研發(fā)成本高等問題。

2011年，美國(guó)提出“材料基因組計(jì)劃”。隨后，我國(guó)也積極進(jìn)行相應(yīng)的布局。材料基因方法是材料研發(fā)中的一次重大飛躍，是新材料研發(fā)的“推進(jìn)器”。材料基因方法采用高通量并行迭代方法替代傳統(tǒng)試錯(cuò)法中的順序迭代方法，逐步由“經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)”向“理論預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合”的材料研發(fā)模式轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)“研發(fā)周期縮短一半、研發(fā)成本降低一半”的目標(biāo)，加速新材料的“發(fā)現(xiàn)-開發(fā)-生產(chǎn)-應(yīng)用”過程。材料基因方法的研究理念內(nèi)容豐富，包含了模型化研究、高通量實(shí)驗(yàn)表征技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等。材料基因方法的提出為材料的研發(fā)提供了全新的研究理念，是對(duì)材料傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法的一次革新。但目前，材料基因方法主要用于組分和結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體材料和金屬材料領(lǐng)域中，由于玻璃材料結(jié)構(gòu)的無(wú)序性和多樣性，材料基因方法在玻璃材料中的應(yīng)用還未有相關(guān)的報(bào)道。本發(fā)明提出采用材料基因方法研究理念研究玻璃材料，將玻璃對(duì)應(yīng)相圖中的一致熔融玻璃態(tài)化合物看作是“玻璃的基因”，用一致熔融玻璃態(tài)化合物的激光性能預(yù)測(cè)不同體系激光玻璃的激光性能，此方法對(duì)新型激光玻璃和特種光纖的研發(fā)具有重要的意義。

激光玻璃是重要的激光增益材料，是構(gòu)建固體激光器和光纖激光器的核心部件。目前，新型激光玻璃的研發(fā)主要靠“實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法”，該方法成本高、周期長(zhǎng)、效率低。近來(lái)隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的激光材料研究方式難以滿足需求，已成為制約開發(fā)高性能激光器的瓶頸。針對(duì)新型激光材料快速研制問題，本發(fā)明創(chuàng)新性的提出了一種預(yù)測(cè)激光玻璃性能的“基因方法”，即將目標(biāo)激光玻璃所對(duì)應(yīng)相圖中鄰近激光玻璃組分的兩個(gè)或兩個(gè)以上一致熔融玻璃態(tài)化合物作為激光玻璃“基因”，依據(jù)一致熔融玻璃態(tài)化合物的激光性能預(yù)測(cè)目標(biāo)組分激光玻璃的激光性能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前對(duì)玻璃組分繁多、玻璃結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不足、研發(fā)周期長(zhǎng)、效率低等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種采用玻璃材料基因方法預(yù)測(cè)激光玻璃性能的方法。將玻璃中對(duì)應(yīng)相圖中的一致熔融玻璃態(tài)化合物作為玻璃的基因，用一致熔融玻璃態(tài)化合物的結(jié)構(gòu)和性能可定量預(yù)測(cè)玻璃的結(jié)構(gòu)和性能。這是一種激光玻璃新的研發(fā)方式，將材料基因方法研究理念應(yīng)用于玻璃材料的研發(fā)。

本發(fā)明具體通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種采用玻璃材料基因方法預(yù)測(cè)激光玻璃性能的方法，將目標(biāo)玻璃基質(zhì)組分對(duì)應(yīng)相圖中的一致熔融玻璃態(tài)化合物作為玻璃基因，依據(jù)作為玻璃基因的一致熔融玻璃態(tài)化合物的激光性能，預(yù)測(cè)目標(biāo)激光玻璃的激光性能。