[發明專利]一種高硬度Ge-As-Se硫系玻璃及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211309067.4
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115626771A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 顧杰榮;沈祥;賈光;夏克倫;仵苗苗
• 申請（專利權）人: 寧波海洋研究院;寧波大學
• 主分類號: C03C4/10
• 分類號: C03C4/10;C03C3/32
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 黃明光

本發明提供了一種高硬度Ge?As?Se硫系玻璃及其制備方法和應用，屬于硫系玻璃技術領域。本發明提供的高折射率Ge?As?Se硫系玻璃，按原子百分比計，包括：Ge：35～55％、As：10～50％和Se：1～30％。本發明通過在玻璃中添加配位數更高的Ge、As元素來提高玻璃的硬度；通過提高Ge和As元素的含量，以提高玻璃配位數，從而提高玻璃硬度，并調整各元素比例進一步提高玻璃硬度，并使玻璃具有良好的穩定性和透過率。實驗結果表明，本發明提供的高硬度Ge?As?Se硫系玻璃在紅外窗口透過率為53％，維氏硬度為300～420kg·mm^?2，具有良好的透過率和更高的硬度。

技術領域

本發明涉及硫系玻璃技術領域，尤其涉及一種高硬度Ge-As-Se硫系玻璃及其制備方法和應用。

背景技術

硫系玻璃于上世紀五十年代作為紅外材料逐漸被開發應用，其具備聲子能量低、折射率高、紅外透過高等優點，在軍事民用上被廣泛應用。然而當前市面上普遍硫系玻璃的硬度不超過300 kg mm^-2，表面容易被劃擦乃至碎裂，并且，現應用最廣的商業玻璃As₂Se₃的硬度僅僅只有157kgmm^-2，難以達到高硬度的要求。

當前，為了提高硫系玻璃硬度，通常采用摻雜多種元素，微晶化等方法，但依然存在硫系玻璃硬度較弱的缺陷。因此，提供一種硬度更高的硫系玻璃成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高硬度Ge-As-Se硫系玻璃及其制備方法和應用。本發明提供的高硬度Ge-As-Se硫系玻璃具有更高的硬度，為商用玻璃As₂Se₃的兩倍以上，可以緩解市面硫系玻璃硬度較弱的缺陷。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種高硬度Ge-As-Se硫系玻璃，按原子百分比計，包括： Ge：35～55％、As：10～50％和Se：1～30％。

優選地，按原子百分比計，所述高硬度Ge-As-Se硫系玻璃包括：Ge： 40～45％、As：30～40％和Se：15～20％。

優選地，所述高硬度Ge-As-Se硫系玻璃的維氏硬度為300～420kg·mm^-2。

本發明提供了上述技術方案所述高硬度Ge-As-Se硫系玻璃的制備方法，包括以下步驟：

(1)將原料進行提純，得到提純物；

(2)將所述步驟(1)得到的提純物依次進行熔化、淬火和退火，得到高硬度Ge-As-Se硫系玻璃。

優選地，所述步驟(1)中提純的方式為真空蒸餾法、除氧劑法和真空蒸餾結合除氧劑法中的任意一種。

優選地，所述提純的方式為真空蒸餾結合除氧劑法。

優選地，所述步驟(2)中熔化的溫度為850～950℃，熔化的時間為30～35h。

優選地，所述步驟(2)中淬火的溫度為650～750℃，淬火的冷卻方式為水冷。

優選地，所述步驟(2)中退火的溫度為300～450℃，退火的冷卻速率為 2～10℃/h。

本發明提供了上述技術方案所述高硬度Ge-As-Se硫系玻璃或按照上述技術方案所述制備方法制備得到的高硬度Ge-As-Se硫系玻璃在紅外光學中的應用。