[發明專利]一種可透紅外波段的碲酸鹽玻璃及其制備方法

在審

• 申請號: 202111001719.3
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113716865A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 程同蕾;張琦;陳曉雨;高原紅柳;劉偉;閆欣;王方;張學楠
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C03C3/12
• 分類號: C03C3/12;C03C4/10;C03C13/00;C03C13/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種可透紅外波段的碲酸鹽玻璃及其制備方法，屬于光學玻璃制備領域，本發明所述的可透紅外波段的碲酸鹽玻璃，其各組分按摩爾百分比TeO₂:55％～65％，ZnO:15％～35％，Li₂O:10％～20％，合計100％，玻璃厚度1mm時，在1.5μm～6μm波長范圍內透過率可達93％。該碲酸鹽玻璃的玻璃轉變溫度Tg為257℃～298℃，析晶溫度Tc為361℃～390℃，熱穩定性參數ΔT＝Tc?Tg，范圍為85℃～104℃。本發明組分精簡、成本低、制備方法簡單、紅外透過率高、紅外截止波長長、抗析晶能力強。

技術領域

本發明屬于光學玻璃制備領域，具體涉及一種可透紅外波段的碲酸鹽玻璃及其制備方法。

背景技術

軟玻璃光纖在光學成像、紅外信號的傳輸、全光信號處理、醫學、空氣檢測、光學雷達以及通信等領域具有廣泛的應用。軟玻璃材料包含氟化物玻璃、硫化物玻璃、碲化物玻璃材料。氟化物玻璃成形能力差、制備困難、折射率低、抗析晶能力差；硫化物玻璃的化學穩定性較差，制備工藝復雜，加工性能差；均難以加工制成各種光學器件，這些問題都極大的限制了透紅外玻璃在光學領域的應用。此外，軟玻璃材料的一個顯著的特點是傳輸波段寬，可以達到中紅外波段，相比于石英玻璃材料，氟化物玻璃、硫化物玻璃、碲化物玻璃材料的傳輸波段依次增加，其中碲化物玻璃材料傳輸波段最寬，最大傳輸波長可達到20μm。因此，碲化物玻璃被認為是理想的中紅外窗口材料和光纖材料。

目前常用的碲化物玻璃組分復雜，成本較高，紅外透過率較低，抗析晶能力差，硬度低，不具有良好的復雜外形的罩體加工性能。如專利CN112851114A《一種碲酸鹽玻璃》，具體公開了一種碲酸鹽玻璃及其制備方法，該碲酸鹽玻璃各組分及質量百分比為50-70％TeO₂，10-30％ZnO，5-15％Na₂O，2-6％SiO₂，3-6％B₂O₃，2-5％Al₂O₃，4-6％GeO₂，1％Er₂O₃，合計100％。其目的為有效去除傳統玻璃制備方法中產生的羥基，形成外觀綜合質量較好的玻璃，并提高光學性能。但該專利存在原料種類繁多，制備過程中溫度偏高，加熱頻繁等缺點。又如專利CN108863053《一種鉬碲酸鹽玻璃及其制備方法》，具體公開了一種碲酸鹽玻璃及其制備方法，該專利原料為85-15mol％TeO₂，5-70mol％MoO₃，5-45mol％ZnO，該專利雖然僅采用了三種原料，但其透過率僅能達到75％左右。

綜上，制備一種原料少，透過率高，制備方法簡單的碲酸鹽玻璃尤為重要。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種可透紅外波段的碲酸鹽玻璃及其制備方法。該碲酸鹽玻璃成分精簡，成本低，制備方法簡單，紅外透過率高并且具有良好的抗析晶能力。

本發明所述的一種可透紅外波段的碲酸鹽玻璃，其各組分按摩爾百分比TeO₂:55％～65％，ZnO:15％～35％，Li₂O:10％～20％，合計100％，將以上原料按比例混合，熔化，退火而成。組分中的Li₂O亦可換成Li₂CO₃，玻璃熔融時CO₂會流失，具有相同的效果。

所述的可透紅外波段的碲酸鹽玻璃的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、玻璃配料：按照各組分的摩爾百分比換算得到相應原料重量，稱取所有的原料，混合，充分研磨；

步驟2、玻璃熔融：稱取研磨好的混合料放入坩堝中，加熱得到淡黃色的玻璃液；

步驟3、玻璃退火：將得到的玻璃液澆注到預熱好的銅板上并迅速放入退火爐中退火處理，之后隨爐冷卻至室溫，得到可透紅外波段的碲酸鹽玻璃。