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硫系玻璃粘温特性动力学参数的评测方法探索开题报告

 2020-05-01 08:05  

1. 研究目的与意义(文献综述)

过去的几十年中,玻璃由于广泛的光学透明性,较低的生产成本和多功能性,成为绝大多数光学系统中使用的主要材料。其中比较重要的非氧化物无机玻璃-硫族化物玻璃在民用、医疗和军事领域有重要前景,随着红外探测器价格的下降和红外成像仪在民用领域应用加快,硫系玻璃正逐步取代单晶锗成为应用于热成像仪镜头的极佳侯选材料,硫系玻璃的折射率色散特性在长波段与硒化锌相当,可作为优良的消色散红外材料;它们的高光学非线性和红外透明窗口使得这些玻璃成为光子应用的优秀材料。由于硫系玻璃的实际应用范围日益广泛,因此研究它们的各种物理性质,如热学、机械和光学行为变得至关重要。

熔体强弱性指数是玻璃的一个非常重要的动力学性质,尽管强弱性是一种动力学性质,但它与玻璃形成过程许多热力学性质密切相关,例如,玻璃转变过程热容的变化、玻璃转变范围的宽度以及玻璃转变过程构型熵的损失。因此,精确测定强弱性对于理解玻璃化转变附近性质变化和理解玻璃化转变本身具有重要意义。

目前研究中对氧化物玻璃熔体强弱性的表征经历了几个阶段,最开始是用粘度-温度分析,利用经验的Arrhenius公式直接得到熔体的粘度与对应的温度关系,直接明了,但是这种方法的缺点是,对于玻璃形成系统来说粘度测量是困难的,尤其是那些具有强结晶趋势和高液相线温度的系统,液体粘度变化超过十二个数量级,并且在不同粘度和温度范围内需要专用设备,熔体的结晶和挥发会阻碍高温粘度测量,而特定的样品尺寸、形状要求和较长的测量时间阻碍了低温粘度实验。Qiuju Zheng等人在Moynihan和基辛格等研究者研究的利用差示扫描量热法计算强弱性的基础上完善了不足,在广泛的强弱性范围内得出了氧化物玻璃的量热法强弱性与动力学强弱性的关系,从而能够仅仅使用DSC测量就可以预测出氧化物玻璃的粘度曲线。然而,硫系玻璃的动力学强弱与量热法得到的强弱性关系仍未得知,本论文的目的在于通过制备硫系玻璃,进行粘度-温度分析以及差示扫描量热(DSC)分析来准确表征硫系玻璃强弱性,探索动力学强弱性和热力学强弱性的关系以及寻找出更加准确的评测方法。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1. 查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需实验原理,所需材料与设备及合成工艺。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,得出开题报告相关注意事项;完成翻译内容,并明确研究内容;了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告;

第 4 周: 对硫系玻璃完成品进行切割,抛光等操作;

第5-8周: 采用粘度仪对玻璃的粘度-温度关系进行多次实验测试,校验数据合理性;

第9-12周:利用差示扫描量热(dsc)分析对试验样品多次分析,校验数据的合理性;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] zheng q, mauro j c, yue y. reconciling calorimetric and kinetic fragilities of glass-forming liquids[j]. journal of non-crystalline solids, 2017,456:95-100.

[2] wang l m, velikov v, angell c a. direct determination of kinetic fragility indices of glassforming liquids by differential scanning calorimetry: kinetic versus thermodynamic fragilities[j]. journal of chemical physics, 2002, 117(22):10184-10192.

[3] ko#353;tál p, málek j. viscosity of se–te glass-forming system[j]. pure amp; applied chemistry, 2015, 87(3):239-247.

[4] t. wang, r. p. wang, b. luther-davies, “exafs study of the local order in ge-as-se glasses,” physics procedia, 48, 89-95 (2013).

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