透明微晶玻璃的研究现状及展望

透明微晶玻璃的研究现状及展望

学院：材料科学与工程学院

班级：无机14-4班

人员：胡靖东（1402020407）

都大洋（1402020404）

滕宏远（1302020416）

李敬瑶（09）

透明微晶玻璃的研究现状及展望

摘要

摘要透明微晶玻璃是一种具有优良热、力、光及化学性能的新型功能材料，在国防尖端技术、微电子技术和化学化工等领域有着广阔的应用前景。介绍了透明微晶玻璃的光学原理、制备条件、主要组成体系及其制备工艺、应用领域，并展望了透明微晶玻璃的发展前景。

透明微晶玻璃是通过对某些特定组成的基础玻璃在一定温度下进行受控晶化而得到的一类既含有大量微晶体又含有残余玻璃相的新型材料。它具有能透可见光、机械强度高、电绝缘性能优良、介电常数稳定、耐磨、耐腐蚀，热膨胀系数可调等特性，其性能指标优于同类玻璃和陶瓷。透明微晶玻璃是通过组成的设计来获取特殊的光学、电学、热学、磁学等功能，其优异的性能使这种材料在航空航天、电子、机械、化工、激光技术等领域得到广泛的应用，在今后相当长的时期内将成为材料科学与工程领域研究的热点之一。

关键词：透光率; 微晶玻璃; 光学原理; 玻璃

1透明微晶玻璃的研究历史与现状

微晶玻璃的发展历史大致可以分为3个阶段:第1阶段为20世纪50年代末期至70年代中期，以低膨胀微晶玻璃的研究为主，并获得了透明微晶玻璃;第2阶段是20世纪70年代中期到80年代中期，开发了与金属类似的具有可切削加

工的微晶玻璃;第3个阶段是20世纪80年代中期至今，结构更加复杂的多相微晶玻璃得到广泛研究。

对微晶玻璃的尝试性研究可以追溯到1739年，Reaumur从碳酸钙一石灰一氧化硅玻璃制得受表面晶化机制所支配的多晶材料，但因材料很脆而未能获得实际应用200多年后，美国康宁公司研制出光敏微晶玻璃，并申请了第1项微晶玻璃专利1925年Tamman对包括无机玻璃在内的过冷液体的晶化进行了研究，他认为成核速率与晶体长大速度是影响玻璃结晶的2个重要因素，选择最优的成核温度是生产微晶玻璃的重要措施20世纪50年代，Stookey对微晶玻璃进行了大量的研究，推出了以TiO2为晶核剂的范围很广的玻璃组成，发展了微晶玻璃理论[3],1967年Beall等研究出了一种有效控制析晶的方法，采用这种方法可在硅铝铿镁锌系统玻璃中析出尺寸小于100nm的价石英固熔体，且所制备的微晶玻璃具有很小的膨胀系数和很高的光学透过率。

20世纪70年代，美国通用电器公司制成了氧化忆透明陶瓷[4],氧化忆是立方晶系晶体，具有光学各向同性的性质山于氧化忆陶瓷在宽的频率范围内尤其是在红外区内具有很高的光学透光率，因此这种材料被作为各种检测窗口同时山于其具有高的耐火度，可用作高温炉的观察窗以及高温环境条件下所应用的透镜此外，氧化忆透明陶瓷还可用于红外发生器管、天线罩等该时期透明微晶玻璃的典型代表是德国Schott公司所研发的发热Zerodur透明微晶玻璃，其具有特别优异的性能，包括接近于0的热膨胀系数、良好的热稳定性、优异的光学均匀性、良好的可机械加工性和高的化学稳定性等1980年美国的Corning公司和Dentsply牙科公司联合进行了齿冠修复用微晶玻璃材料的基础研究和临床应用研究，并开发出商品名为Dicor的以八硅云母为主晶相的半透明齿冠产品20世纪80年代初，美国的CoorsPorcelain公司和Raytheon公司在美国国防部的大力支持下，成功地制备出了性能良好的热压尖晶石透明陶瓷材料。该材料在紫外、可见与红外光区域都具有良好的光学透过率，其耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗冲击、硬度和抗弯强度较高，同时具有十分优良的电绝缘性能以及电化学稳定性，在导弹头罩、潜艇、坦克的观察窗和各种高温高压设备观察窗等领域得到广泛应用。

1993年Wang等报道了第1块氟氧化物微晶玻璃，获得了具有荧石结构的透明微晶玻璃1995年Hirao等研制出了含β-PbF2微晶的GeO2-PbO-10PbF2系透明微晶玻璃，但这种材料不太稳定。Sngimoto等随后的研究工作表明，β-PbF2能够沉淀在50SiO2-30PbF2-10ZnF2-10EuF中形成透明微晶玻璃，使材料的稳定性得

到了提高。1995年晶相为LaF3[8]的微晶玻璃研发成功，研究中发现山于稀土离子在LaF3晶体中的溶解度很高，所以这种微晶玻璃具有较低的声子能量，能够阻比多声子弛豫，还有较好的热稳定性以及制备的可靠性。2000年美国康宁公司从Mg2 SiO4-Zn2SiO4-Li4SiO4三元体系生产出主晶相为α-和β-硅锌矿的透明微晶玻璃，并通过在该三元体系组成中加入一定量的Cr2O3改善了透明微晶玻璃的光学活性2004年口本株式会社发明了一种超低热膨胀系数的透明微晶玻璃这种微晶玻璃适于制备新一代LSI光刻设备和半导体设备部件(如掩模、光学反光镜、晶圆平台和光罩平台等)，其超低热膨胀性能和优良的加工性能使其可用于制备各种精密元件2006年中国科学院福建物质结构研究所采用溶胶一凝胶法制备了一种含碱土氟化物纳米晶的透明微晶玻璃，其化学组分(摩尔分数)为: xSiO2-yMF2-zErF3, x=50%~95%，y=(100-x-z)%，z=0%~10%，M为碱土金属Ba 或Sr该微晶玻璃可以在红外光(波长976nm)和近紫外光(波长378nm)的激发下发射波长为525nm和540nm的绿光以及波长为660nm的红光。

2透明微晶玻璃的光学原理

2.1透过率

微晶玻璃的微观结构山玻璃相、晶粒、晶界、异相杂质、气孔及缺陷构成当入射光照射到微晶玻璃上时会在表面发生反射与折射，而在微晶玻璃内部会发生多次散射和吸收，其中散射对微晶玻璃的透光率影响最大当一束入射光照射到透明微晶玻璃上时，其透过率可由式(1)表示:

式中: I0为入射光强，I R为反射光强，I A为吸收光强，I T为透射光强，穿过微晶玻璃的光强度越大，微晶玻璃的透过性就越好。

由于空气和透明微晶玻璃的折射率存在差异，所以当入射光照射到透明微晶玻璃表面的时候存在反射显然，这种差值大小与材料本身的折射率有关，也与入射光的波长有关入射光照射到透明微晶玻璃表面时的反射率可根据式(2)算出:

式中: R为反射率，I0为入射光强，I R为反射光强，n为微晶玻璃的折射率。

对于一般微晶玻璃材料来讲，光的透过率山材料的吸收系数和厚度来决定，其相互关系可用式(3)表示:

式中: T(λ)、I T、I0、R、β、x分别为微晶玻璃材料对应波长为a的光的透过率、透光强度、入射光强、反射系数、吸收系数和材料的厚度吸收系数越大，则原子对光的吸收越多，透射光强越弱，微晶玻璃材料越不透明。

对于微晶玻璃材料来说，除了式(3)中原子对光的吸收之外，还有山于晶粒的存在而引起的散射对于透明微晶玻璃，光散射遵循瑞利散射理论根据Reyleight 定律，散射光强度主要山晶相与玻璃相的折射率比值和晶粒尺寸决定[10]。山散射体引起的散射截面积可表示为[11]:

式中: S为散射体引起的散射截面积，d为散射体的直径，λ为入射光波长，n1、n2分别为散射体以及基体的折射率从式(4)可以看出，随着入射光波长的减小以及散射体直径的增大，散射截面积增大对于微晶玻璃来说，散射体主要是微晶体，所以为了减少山散射引起的光衰减，增大透过率，必须减小晶粒尺寸。

当晶粒尺寸小于可见光波长时，其散射率较小，就可以得到较高的透明度[3]，根据瑞利散射模型，当散射体的尺寸小于可见光波长时，散射光的强度可以描述为[12]:

其中: θ为散射角，L是距离半径为r的散射体中心的距离，M为散射体的折射率与周围介质的折射率的比值根据式(5 )，散射强度主要取决于晶粒半径与入射光波长的比值，即r/λ因此，当θ, L, λ给定时，r/λ越小，离r/ M越接近，则透过率越高即透明性越好。

2.2 透过波段

电子吸收光子能量以后发生能级跃迁是透明微晶玻璃吸收入射光的原因电子跃迁除与物质中原子种类以及原子排列状态有关之外，还与入射光的波长有关电子跃迁与入射光波长的关系可根据能带方程给出:

为材料的截比波长山式(7)式中: Eg为物质本身的能级大小，λ为入射光波长，λ

∞

时，其能量等于电子跃迁能量，此时能量被完可知，当入射光波长恰好等于λ

∞

时，全吸收山于光子的能量随波长的减小而增加，所以当入射光的波长小于λ

∞

时，将光将被吸收，即微晶玻璃对该波长的入射光不透明当入射光波长大于λ

∞

称为截止波长。

能够透过微晶玻璃，所以λ

∞

在长波长区域，透明微晶玻璃的透光性将山于原子或离子的弹性振动与外来的辐射发生共振而终止，最大的透光波长为:

式中: λmax为透明微晶玻璃的最大透射波长，f为力学常数，Mc为阳离子原子量，Ma为阴离子原子量，所以透明微晶玻璃的透光范围为λ∞~λmax。

2.3制备透明微晶玻璃所必须满足的条件

微晶玻璃是否透明主要是山微晶玻璃中的晶粒大小及晶相与玻璃相之间的折射率差值决定的晶相与玻璃相之间折射率差值大小对透光度的影响可以用浑浊度来表达[3, 13]:

式中:k是入射光的波矢量,N为晶相与玻璃相折射率的平均值，On为玻璃相与晶相的折射率差值，L为相之间的平均距离从式(9)中可以看出，通过降低玻璃相与晶相之间的折射率差值，可以有效减小混浊度，提高透明度在一定的条

件下，微晶玻璃的混浊度也可以描述为[3,13]:

式中:甲为晶相平均体积分数，k为入射光的波矢量,R为晶粒的半径，N为晶相与玻璃相的折射率的平均值，}n为玻璃相与晶相的折射率差值从式(10)中可以看

出，混浊度主要取决于晶相平均体积分数、晶粒大小和晶相与玻璃相之间的

折射率差值当晶相体积分数小于50%时，随着晶相体积分数的增大，混浊度增大而当晶相体积分数大于50%时，随着晶相体积分数的增大，混浊度减小在其它参数不变的情况下，晶相体积分数为50%时，混浊度出现最大值随着晶粒半径的增大，混浊度明显增加随着晶相与玻璃相之间的折射率差值的增大，混浊度增大山以上分析可知，为了保证微晶玻璃的透明性，必须满足2个条件[14]:一是晶粒足够小，使光束通过时不发生衍射;二是晶体与玻璃相的折射率相近，光通过时山散射引起的能量损失最小。

基础玻璃的组成体系和各组元的含量是影响透明微晶玻璃结构和性能的主要因素之一选择某种组成体系来制备透明微晶玻璃，应保证以下2个条件:①选择的组成体系应易于控制析晶，使母体玻璃中能够析出细小的晶粒;②易于控制析出晶相的种类，以便控制玻璃相与晶相折射率的差值迄今为l }:，科研工作者已经对多种体系的微晶玻璃进行了研究，主要组成体系列于表1。

从表1中可以看出，透明微晶玻璃主要可分为氧化物体系、氟氧化物体系和氟化物体系，其中对氧化物体系中的LAS系统研究得较多LAS系统透明微晶玻璃的主晶相为价石英，而价石英晶体的折射率与LAS系统基础玻璃的折射率相近，从而保证了微晶玻璃的透明性。

4 透明微晶玻璃制备工艺

微晶玻璃的制备方法主要有3种:(1)通过熔融法(或称为熔体冷却法)制得基础玻璃，然后再对基础玻璃进行热处理而获得微晶玻璃该方法简称为基础玻璃热处理法。(2)通过溶胶一凝胶法制得干凝胶，然后再对干凝胶进行热处理而获得微晶玻璃此方法又称为凝胶热处理法。(3)通过原料混合、压型、干燥和烧结来制备微晶玻璃该法简称烧结法。

4.1基础玻璃热处理法

微晶玻璃最早是山基础玻璃热处理法制得的这种方法至今仍是制备微晶玻璃的主要方法其先决条件是基础玻璃应具有析晶能力通常是在原料中加入一定量的成核剂使玻璃在热处理过程中充分形核，然后进一步升温使晶核长大成微晶体山于晶体的内能比玻璃低，玻璃中有微晶析出时，在差热曲线上会显不出明显的放热峰，如果基础玻璃容易析晶，则放热峰对应的温度就较低因此，可山差热分析法来确定基础玻璃是否能析晶及析晶的难易同时，也可根据差热曲线确定玻璃的转变温度和成核温度核化的目的是为了使母体玻璃中充分成核，依据的原理是温度变化引起溶液浓度起伏，浓度起伏达到核化要求时开始形核核化过程完成后，继续升温，山于质点向核坯迁移而使晶核进一步长大成微晶体通常，采用基础玻璃热处理法制备微晶玻璃时，一般都要经历核化与晶化两步法热处理过程(简称两步法热处理制度)也有一些析晶能力强的基础玻璃在加热过程中就已完成核化，因此，将其直接加热到晶化温度就可以获得微晶玻璃，这就是通常所说的一步法热处理制度。

基础玻璃热处理法的最大特点是可以沿用任何一种玻璃的成形方法，如吹制、压制、拉制及离心浇注等制备出各种形状的基础玻璃，而微晶玻璃也能保持基础玻璃的外形与通常的陶瓷成形工艺相比，这种方法更适合于自动化操作和

制备组成均匀、无气孔、形状复杂、尺寸精确的制品与陶瓷制品相比，对于制造薄壁空心制品和其它具有小截面形状的产品，这种方法的优势更为明显，因为没烧成的陶瓷半成品是易碎的，而原始玻璃成品则比较坚固。

第二个特点是，将玻璃在梯温炉内进行移动晶化，最终可以得到晶体定向排列、具有特殊性能的透明微晶玻璃对于各向异性的晶体，晶格常数最小的方向，即晶格点阵周期短、点阵密度最大的方向是晶体的最快生长方向这是因为从玻璃态的各向同性向晶体的各向异性转变时，该方向上的自山烩差最小，最终能够形成含柱状、针状甚至纤维状微晶体的定向结晶微晶玻璃如王为等”7}利用此技术成功制备出了Ba0-Sr0-TiOz-SiOz透明极性微晶玻璃，并研究了电子束照射对Ba0-Sr0-TiOz-SiOz系透明微晶玻璃析晶性能的影响

第三个特点是，尽管山烧结法也能获得透明陶瓷材料，但其透光性能和光学均匀性依赖于致密度、气孔率、晶体结构、晶粒大小、原料杂质含量、配合料的均匀性、烧成温度、烧成气氛、烧结压力和表面光洁度等因素因此，在制备透明

陶瓷时，往往需要采用高纯原料，配合料要混合均匀，烧结温度较高，有时还要采用加压烧结方法再者，透明陶瓷的化学组成通常都比较单一，微量杂质的存在均可使其性能发生显著变化因此，较难通过组分调整来改变透明陶瓷的性能，如YGO, GSO等氧化物透明陶瓷} 30. 3’及A1N, ZnS,ZnSe,CaF2非氧化物系列透明陶瓷} 32}等而用基础玻璃热处理法则可以获得组成复杂的多组分体系透明材料，一方面少量杂质的存在对其性能不会造成明显的影响，另一方面可以通过改变组成来调整并优化其性能。

为了获得透明微晶玻璃材料，一般通过组成设计使基础玻璃与析出晶相的折射率接近，再通过核化与晶化工艺参数的控制使析出微晶体的尺寸小于可见光波长2008年Thia-na Berthier等”2}研究发现，只要使析出晶相与基础玻璃相的

化学组成相近，母体玻璃中析出晶粒尺寸为lam级的微晶玻璃也有很高的可见光透率为了验证Thiana Berthier等的研究结果，笔者对Thiana Berthier等公布的玻璃(Si02 }a0-Na20体系)进行了熔制试验，通过DSC测定，确定了这种玻璃的核化与晶化制度，最后获得了结晶程度、晶粒大小、透光度与Thiana Berthier 等相近的微晶玻璃材料在此基础上，我们又设计了掺一定量Nd203 , Yb20:的玻璃组成，对其进行微晶化处理后，获得掺Nd203 , Yb20:的高结晶度透明微晶玻璃材料，大大拓展了透明微晶玻璃的组成范围和品种。

4.2 凝胶热处理法

凝胶热处理法也有人称为溶胶一凝胶法，它是一种近期发展起来的能代替高温固相合成反应制备陶瓷、玻璃和许多固体材料的新方法溶胶一凝胶技术是利用金属醇盐或其它盐类溶解在醇、醚等有机溶剂中形成均匀的溶液，溶液通过水

解反应形成溶胶，再通过缩聚反应而转变成凝胶[33,34]。成形可在溶胶或凝胶状态下进行，随后进行干燥处理而成干凝胶，再经热处理转化为氧化物或其他化合物固体材料近些年来这种方法一直是玻璃和陶瓷等材料领域的研究热点，其

优点是:(1)原料的混合在液态下进行，因而是分子级的混合，组成均匀性优于山传统陶瓷和玻璃制备方法而获得的材料;(2)在室温下就可以形成玻璃的网络结构，因而其制备温度比传统熔体冷却方法低得多，且可防比某些组分挥发并减

少污染;C3)可获得均质高纯材料;C4)较容易制备包含高度分散的极细小的第二相粒子的复相材料，甚至能够制备出一维的第二相复相材料但这种方法也存在一些缺点，如烧结过程中制品较易变形、生产周期长、成本高等。

由这种方法制备的透明微晶玻璃具有耐高温、高强、高韧性、良好的介电性、铁电性以及其它特殊性能，显不了广阔的应用前景和特有的科学研究价值姚奎等[22]利用此法在低温下合成了均匀的PITS系铁电透明微晶玻璃山于避免了传统工艺中的高温熔融过程，消除了Pb组元在高温下的强烈挥发，所以制品中得到了大量难熔的PbTi03 ,Pb (Zr,Ti)03纳米晶相研究表明，制品中铁氧体与荃青石共存，介电常数小于6，截l }:频率高于2GH z，起始磁导率高于3该材料具有可调控的电磁性能，可望用作特高频多层片式电感介质材料。

烧结法是将玻璃原料或山熔融法制得的玻璃粉通过烧结传统陶瓷的方法来制备微晶玻璃的方法1962年H.Schonborn[35]首先提出利用这种方法制备微晶玻璃该法制备微晶玻璃温度低，热处理工艺简单，可采用陶瓷厂的普遍设备，通常不需使用晶核剂其主要缺点是，与烧结陶瓷相同，内部气孔难以排除，烧结变形大。

用烧结法制备的微晶玻璃集中在铿铝硅、镁铝硅、钙铝硅、铅硼锌等系统，其中在铿铝硅系统与镁铝硅系统中已经制得了透明微晶玻璃。

5透明微晶玻璃的应用

目前，透明微晶玻璃的应用主要集中在以下几个方面。

(1)光纤放大器近年来随着光纤通信的发展，迫切需要提高目前在波分复用系统中广泛使用的掺饵光纤放大器的传输容量，而其中一个比较有效的方法就是提高其增益带宽，然而山于稀土离子自身发光性的限制，增益带宽度却不是很理想光纤通信的发展要求光纤放大器的损耗要低，但使用稀土离子的障碍之一就是激发态的寿命以及非辐射跃迁强烈地依靠离子的局域环境声子能量山于氟氧化物微晶玻璃的特殊结构，稀土离子优先在微晶中富集，微晶提供了晶体的局域环境，而且有低的声子能量，使2个条件同时得到满足，因此更适合作为稀土离子的基质材料P. A.T1Clc} 36}研究了P r'’在微晶玻璃中的特性，与ZBLAN相比，

荧光寿命延长，量子效率提高，而且山于其独一无二的微结构而产生小的散射损失，因此掺Pr3微晶玻璃作为1300 nm的光纤放大器显T出很好的发展前景含Tm/Er } YF3的透明微晶玻璃可实现宽带红外发射，发光峰最大半高宽达175nm，

可完全覆盖1.4-1.7微米光通讯窗口，可望开发为优良光纤放大器材料。

(2)激光材料及太阳能电池Reisfeld等对含Cr'’透明微晶玻璃进行了研究该材料运用了微晶玻璃的透明性与Cr'’的荧光特性基于Cr'’处于低晶体场中时，其“Tz 4Az能级分裂与z E--'Az相当或更小，能制成宽带的四能级可调谐

的激光材料;又因Cr'’在可见光区有宽广的吸收区(aAZ aAz- Ti和“Az 4Tz)，通过Stokes效应能在近红外区发射荧光('Tz-'Az，而这些波段(730 - 830nm)正是太阳能硅电池的灵敏吸收区，所以利用这些特性可制造可调谐的激光材料与

太阳能集光器W ang等报道的Pb>Cd，一F}掺Yb3 } . Era和单掺Er'’透明微晶玻璃无论是荧光强度还是上转换效率都有很大提高，在Er'’和Yb'’共掺杂的氟氧化物微晶玻璃中，当用0. 971}m激光激发时，山于Er'’的“53、2aS3/ 2 - 115/ 2转换，与氟化物玻璃相比，上转换发光亮度增加近100倍，红色和

绿色上转换发光效率分别增加G倍和10倍，7，而且还有更稳定的化学和机械性能，以及比氧化物玻璃或晶体更高的激光损伤阂值同时，这种透明的微晶玻璃比氟化物玻璃或晶体更易制备这些都是氟氧化物微晶玻璃作为激光材料应用的有利条件因此，稀土离子掺杂的氟氧化物微晶玻璃作为固态激光器的激光材料有着巨大的应用前景。

(3)激光导航陀螺仪及天体测量望远镜铿铝硅系统玻璃在合适的温度下热处理，能生成晶粒尺寸为30一60nm且具有负热膨胀系数的价石英固溶体，其折射率与玻璃相接近，因此可以获得透过率高、热膨胀系数接近于。(0. 5 X10 7 / 0C,甚至为负值)、热稳定性好的微晶玻璃，适用于高精度激光导航陀螺仪芯材和腔体材料，也适用于制造尺寸稳定、性能要求高和反射高能量而不产生变形的天体测量望远镜[37,38]。

(4)三维立体显不三维立体显不应用方面的透明微晶玻璃主要是指透明氟氧化物微晶玻璃上转换材料图1是频率上转换三维立体显不的原理不意图在两束激光交叉点，发光中心的电子经过两级泵浦激发从基态能级激发到较高激发能级当这些电子向下能级跃迁时产生可见光发射两束激光的交叉点按所不立体图形在上转换材料中做相应的空间三维寻址扫描，即可以显不各种三维立体图像这种

显不方法不仅可以再现各种实物的立体图像，而且可以随心所欲地显不各类山计算机处理过的高速动态立体图像它的另一个突出特点是不需要借助任何助视工具，单凭肉眼就可以看到360全方位可视的三维立体图像这些特点都是目前所使用的二维显不和虚拟三维显不技术等所无法比拟的。

(5)声表面波、压电和热释电透明微晶玻璃不仅具有良好的光学性能，而且在机械强度、介电性能及压电性能等方面还具有自己的新特点例如极性透明微晶玻璃就是一种具有多种功能的复合型透明微晶玻璃，与压电单晶、压电陶瓷及压电高分子材料相比，非铁电极性微晶玻璃具有压电应变常数大、温度及压力稳定性好等优点，不存在老化、退极化的问题，容易制成大体积和异形制品，所以该材料在声表面波、压电和热释电等方面得到了广泛研究，并在水声应用中取得了一定进展。

6展望

透明微晶玻璃山于在新型高性能光学材料的研发方面具有自己独到的特点，加之随着人们对其透明机理、显微结构、工艺制度及基础玻璃系统等基础研究工作的不断深入，透明微晶玻璃的应用前景将会更加广阔以适应光学通讯、光信息处理、近代遥感、激光技术等现代技术的发展需要为目标，活性光学材料(电光、磁光、声光、压电性及非线性光学材料等)的开发研究将是透明微晶玻璃的主要研究方向之一;为了满足应用市场对透明微晶玻璃不断提出的要求，透明微晶玻璃的研究开发也应朝着组分多元化、功能复合化和结构精细化的方向发展，39i 此外，高析晶度、高透光率的透明微晶玻璃可望替代传统意义上的透明陶瓷，在固体激光器、红外发生器、红外探测器、红外整流罩、核成像断层扫描仪、坦克窗、士兵防护面具、信息、照明等军民用领域上得到重要的应用。

透明微晶玻璃的研制正处于从经验积累向科学控制材料组成和结构的阶段转变，因此，应特别强调按照使用的要求在不同层次上对材料的组成、结构进行科学设计与调控要注意透明微晶玻璃的功能“稀释”效应，尽量提高功能主晶相的含量，减少杂相与玻璃相晶粒尺寸和结晶形状、晶相与玻璃相的界面组成和结合强度对透明微晶玻璃性能的影响也至关重要透明微晶玻璃的应用开发与产业化也是值得关注的另一重要问题我国虽然在透明微晶玻璃方面已取得不少研究

成果，如2008年河北晶牛公司生产出冷不缩、热不胀的航天透明微晶玻璃，打破了国外在该项技术上的垄断同时利用该种微晶玻璃做档帘密封锡槽，用观察镜代替摄像机监控获得成功，避免了氮气、氢气的泄漏，大大提高了浮法锡槽的运行性能，实现了降低成本、方便操作、保护环境的综合效果，40但我国大部分成果一般还停留在实验室研究阶段，整体水平、生产和市场方面仍存在着一些问题出现这种局面的原因可归结为以下几点:

(1)我国透明微晶玻璃的生产技术和工艺尚不完善，产品合格率不稳定，优等品率较低，在整体质量方面与国外相比尚有一定差距。

(2)透明微晶玻璃作为一种新产品尚未被消费者真正认识和接受，一种新产品要进入市场被消费者所了解和接纳需要一个过程。

(3)透明微晶玻璃的综合能耗高，导致其生产成本居高不下，产品绿色度不高。

(4)研究者选题时应用目标不明确，研究经费不足，中试环节不足。

(5)企业很少愿意承担中试和市场培育的巨大风险。

综上所述，如何把实验室的研究成果转化为可规模生产的、性能可靠的、经济的技术产品，是透明微晶玻璃发展的必然趋势一方面要在保持其性能的同时，改进玻璃的组成及制备工艺，避免高温熔制和成形困难，降低成本;另一方面要拓宽研究领域透明微晶玻璃作为一种新型功能材料，对国家安全和国民经济可持续发展具有重大意义。

参考文献

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