燕山大学学报 /oa 化学增强型超薄碱铝硅酸盐玻璃发展概况与展望 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707034 本文结合触控屏所需的高强型盖板保护玻璃产业发展历程,重点综述了可化学增强碱铝硅酸盐玻璃品种,以溢流和浮法超薄成形工艺为基础,论述了玻璃化学组成特点及变化趋势、离子交换工艺变化,提出了以Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量进行产品分类的标准,定义了低铝玻璃、中铝玻璃、高铝玻璃、超高铝玻璃4个品种。分别讨论了国内外不同生产企业和科研机构在碱铝硅酸盐玻璃所做相关研发工作,对产品的开发和应用方向进行了展望,为广大科研工作者和产业发展提供借鉴。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 283 292 2768336 田英良<sup>1,2,*</sup>,李俊杰<sup>1</sup>,杨宝瑛<sup>1</sup>,张璐<sup>1</sup>,宫汝华<sup>3</sup>,孙诗兵<sup>1</sup>,吕锋<sup>1</sup> NaYF<sub>4</sub>∶Yb,Tm上转换材料1 550 nm 波长激发下光谱性能研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706053 稀土离子的上转换发光是指将两个或多个低能量光子转换成一个高能量光子的非线性光学现象,从而将光谱低能区的红外光转化为可被利用的光谱高能区的光。本文研究具有上转换特性的NaYF<sub>4</sub>: Yb,Tm材料,采用水热法制备不同浓度配比Yb,Tm共掺的粉体,通过XRD、SEM测试分析,产物均为纯<em>β</em>-NaYF<sub>4</sub>相,且晶粒形貌完整、尺寸均匀、分散性良好。在1 550 nm激发光源的激发下,所研究样品可以检测到多个上转换发光峰,并且当Tm<sup>3+</sup>离子引入浓度为3%时,样品的各个发光峰强度达到最大。本项工作对进一步研究和提升NaYF<sub>4</sub>∶Yb,Tm粉体性能具有指导意义。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 293 297 3707520 高惠<sup>1</sup>,聂静恒<sup>1</sup>,李茜<sup>1</sup>,刘世民<sup>1,2,*</sup> 氧氟微晶玻璃中稀土离子分布对红外发光性能的影响研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706037 探索氧氟微晶玻璃中氟化物纳米晶内稀土离子的分布状态及调控方法,对实现稀土离子的高效红外辐射发光具有重要意义。实验制备了含PbF<sub>2</sub>:Er<sup>3+</sup>纳米晶的微晶玻璃,采用X射线衍射、高分辨透射电镜以及电子能量损失谱等方法证明,微晶玻璃中大部分稀土离子富集到PbF<sub>2</sub>纳米晶体中,并且氟化物纳米晶中稀土离子分布不均匀,存在富集相。在此基础上,采用共掺光学惰性Y<sup>3+</sup>的方法调控氧氟微晶玻璃氟化物纳米晶中活性稀土离子的分布状态,发光性能测试显示氟化物纳米晶中活性稀土离子的富集与团簇被有效抑制,Er<sup>3+</sup>离子在2.73 μm波段、Tm<sup>3+</sup>离子在1.47 μm波段、Ho<sup>3+</sup>离子在1.2 μm波段的发光显著增强。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 298 303 8393431 赵志永,张继红,韩建军,刘超<sup>*</sup>,赵修建 电子玻璃中碱金属离子扩散行为的分子动力学研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706046 电子玻璃是应用于电子、微电子、光电子领域的一类高技术产品,随着电子产品的轻薄化需求越来越高,超薄电子玻璃的研究成为国内外研究重点。本文利用经典分子动力学对比研究了钠钙硅酸盐玻璃和高碱高铝硅酸盐玻璃的微观结构和碱金属离子的扩散行为。模拟统计了两种电子玻璃中的径向分布函数,Si-O键长约为0.161 nm,Al-O键长约为0.174 nm,与文献值对比验证了模拟结果的可靠性。键长键角分析结果表明,玻璃体系中阳离子与O的作用力大小顺序为Si>Al>Mg>Ca>Na>K;网络外体使SiO<sub>4</sub>四面体和AlO<sub>4</sub>四面体发生变形,由于Al-O之间的作用力稍弱,变形程度更大。SiO<sub>4</sub>四面体和AlO<sub>4</sub>四面体的连接能够提供更宽的离子扩散通道,高碱高铝硅酸盐玻璃模拟计算700 K时Na<sup>+</sup>的扩散系数约为4.22×10<sup>-11</sup> m<sup>2</sup>/s,K<sup>+</sup>约为0.76×10<sup>-11 </sup>m<sup>2</sup>/s。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 304 310 6290810 赵亚贤<sup>1,2</sup>,刘涌<sup>1,2</sup>,乔旭升<sup>1,2</sup>,韩高荣<sup>1,2,*</sup> 水热法制备高长径比银纳米线及其影响因素研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706040 采用水热法以AgCl为胶体、利用PVP作为还原剂及表面活性剂,成功合成了产量高、形貌尺寸均匀、高长径比的Ag纳米线。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(DRS)对样品进行了表征,结果表明,产物为具有面心立方结构的单质银,结晶度高,银线平均长度60~110 μm、平均直径为20~60 nm,长径比大于1 000。同时探讨了NaCl物质的量、PVP物质的量、反应温度、反应时间对样品形貌尺寸的影响,得到了制备高长径比银纳米线的最佳反应条件,并阐述了高长径比银纳米线的生长机制。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 311 316 11454918 倪嘉<sup>1</sup>,操芳芳<sup>1,2,*</sup>,陈淑勇<sup>1</sup>,王魏巍<sup>1</sup>,韩娜<sup>1</sup>,金良茂<sup>1</sup> Na/Al比对Na<sub>2</sub>O-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>玻璃体系微观结构的分子动力学模拟研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707025 使用DL_POLY_2在分子动力学的基础上,采用BMH势函数,从偏径向分布函数、键角、配位数以及桥氧四个方面,模拟研究了不同Na/Al比的Na<sub>2</sub>O-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>玻璃体系微观结构。研究表明:随着Na/Al比的增加,Si—O、Al—O、O—O的键长没有变化,分别为0.160 5 nm、0.176 5 nm和0.262 5 nm,Na—O键长则逐渐减小;体系中[AlO<sub>4</sub>]四面体的稳定性比[SiO<sub>4</sub>]四面体差;Na/Al=2时,出现少量Si<sup>Ⅴ</sup>;当Na/Al比较低时,体系中出现[AlO<sub>4</sub>]四面体的三配位现象,且未发现Al<sup>Ⅵ</sup>;随着Na/Al的增加,Al—T的平均配位数减少,三配位氧的含量减少。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 317 322 9697707 张璐,田英良<sup>*</sup>,李俊杰,李建峰 玄武岩组分、矿物相对其高温熔融过程的影响<br /> /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706036 选取不同地区的6种玄武岩矿石作为原料,分别对其组分及熔融前后的岩相、矿物相进行分析,并研究组分、矿物相对矿石高温熔融的影响。结果表明:玄武岩的主要组分为SiO<sub>2</sub>,含量最高,对玄武岩的物理化学性质有较大的影响。天然玄武岩矿石为各矿物相混合晶体,经1 500 ℃高温熔融后晶体消失,转化为非晶体玻璃态。在玄武岩高温熔融的影响因素中,各组分及含量是主要因素,矿物相是次要因素,各矿物相对其高温熔融过程有交互影响。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 323 328 7860499 刘建勋,崔瀛,杨剑平,吴智深<sup>*</sup> 玻璃纤维窑炉性能探究和优化 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706041 玻璃窑炉在玻璃产业中占据重要地位,是玻璃生产最重要的热工设备之一,被誉为玻璃生产的心脏。由于玻璃窑炉具有密闭性、高温性、连续工作性等特殊性,给测量和研究工作带来巨大的不便。本文利用Glass Furnace Model软件建立燃烧空间和玻璃池窑的三维空间模型,通过对玻璃池窑和燃烧空间热耦合的模拟计算,对熔窑内的物理化学变化过程进行分析研究。以产量为220 t/d的电助熔玻璃纤维窑炉为研究对象,建立基础模型。通过分析燃烧空间和玻璃池窑的温度场、气流场、碹顶的侵蚀影响、玻璃液流动轨迹和流动速度,对研究方案做全方面的分析比较,为窑炉的设计及生产工艺优化提供理论指导。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 329 334 7015494 胡平超,谢俊<sup>*</sup>,韩建军,王静,赵修建,李路瑶 浮法玻璃在退火窑A-B区内退火过程的数值模拟研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706051 本文采用数值模拟的方法,应用粘弹模型对浮法玻璃在退火窑A-B区内的退火过程进行研究。首先对2 mm浮法玻璃在A-B区内退火过程中的温度和应力变化进行了研究;其次研究了2 mm、5 mm、8 mm、10 mm浮法玻璃端面应力在退火窑A-B区内的转变过程;最后计算了各厚度玻璃在退火过程中所产生的端面永久应力。研究结果表明:玻璃的端面应力在退火窑A区和B区的变化规律相同,均为先张应力后压应力;而中心应力的变化规律与表面应力相反;不同厚度的玻璃虽然经历的应力变化过程相同,但应力转变过程所用的时间不同。本项工作能够为不同厚度玻璃退火过程的工艺调节和优化提供理论参考。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 335 342 4836351 封福明<sup>1,2</sup>,冯悦冲<sup>3</sup>,许世清<sup>1</sup>,刘世民<sup>1,*</sup> 开源软件在玻璃熔窑模拟中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706049 数值模拟在玻璃熔窑结构设计、优化操作、节能减排等方面具有重要意义,一般采用昂贵的商业计算流体力学(CFD)软件进行玻璃熔窑的模拟研究。近年来,开源CFD软件发展迅速,其应用性与可靠性可与商业软件媲美,且具有代码公开、模型扩展容易、算法可控以及免费的优点。本文基于OpenFOAM软件,利用系列开源软件完成了玻璃熔窑的几何建模、网格划分、模拟计算、后处理工作,提出了玻璃熔窑低成本仿真模拟的实现方案,并与商业软件模拟结果进行了对比,预测了开源软件在工业过程模拟中应用前途。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 343 348 2482558 陈淑勇<sup>1,2,*</sup>,陶天训<sup>1,2</sup>,马立云<sup>1,2</sup>,左泽方<sup>2,3</sup> 大型熔窑中垂直搅拌对玻璃液均化效果影响的数值模拟研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706050 熔窑内高温玻璃液的均匀性是用于衡量成形玻璃液质量的重要指标。本文采用ANSYS软件中的Fluent模块,对玻璃液前进流在卡脖中垂直搅拌器附近区域的流动情况进行了数值模拟研究,对比了是否施加垂直搅拌器对玻璃液流的影响。通过对添加粒子的运动轨迹进行数理统计和归纳的方式来研究搅拌器对玻璃液均化效果的影响。研究结果表明:粒子在搅拌器的作用下,水平方向和垂直方向均有较大程度的偏移并增大了互混程度。本项工作从数理统计的角度,对比了搅拌器对玻璃液均化效果的影响,提供了一种玻璃液均化效果的评价方式。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 349 357 7310807 杨金梦,邢志斌,许世清,刘世民<sup>*</sup> 电极棒位置对浮法熔窑玻璃熔化过程影响的数值模拟 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706039 采用Glass Furnace Model 专用熔窑数值模拟软件,对国内某一600 t/d浮法熔窑,建立燃烧空间与玻璃池窑耦合的数值模型,研究了电助熔引入及电极棒排布位置对熔窑内燃烧空间和玻璃池窑温度场、流动场的影响,并通过玻璃熔化质量因子分析了不同工艺条件下玻璃液熔化质量。模拟结果表明:在玻璃熔窑内引入电助熔,可以减少燃料使用量,降低燃烧空间和玻璃液表面温度。而玻璃液平均温度提高,玻璃液流动速度加快,提高了玻璃液平均熔化质量,电极棒布置在原料区末端与热点之间时,电助熔效果最佳。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 358 364 9680970 李路瑶<sup>1</sup>,韩建军<sup>1,*</sup>,林惠娟<sup>2</sup>,王静<sup>1</sup>,谢俊<sup>1</sup>,赵修建<sup>1</sup> 不同氟源对FTO薄膜结构和性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707010 采用喷雾热解法制备了氟掺杂的二氧化锡(fluorine-doped tin oxide, FTO)薄膜,氟源分别为NH<sub>4</sub>F、SnF<sub>2</sub>、CF<sub>3</sub>COOH和HF。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对薄膜微观结构和表面形貌进行了表征;用四探针电阻仪、霍尔效应仪和紫外分光光度计对薄膜的光电性能进行了分析。结果表明,不同氟源制备的FTO薄膜均为沿(200)方向择优生长的四方金红石结构,掺杂后薄膜的表面形貌较未掺杂时变化较大,由多角状和棱柱状颗粒相间分布变为完全由类金字塔状颗粒堆积而成。四种氟源中,以SnF<sub>2</sub>为氟源制备的FTO薄膜的光电性能优于其它氟源,薄膜的最佳电阻率达5.06×10<sup>-4</sup> Ω cm, 载流子浓度为4.850×10<sup>20</sup> cm<sup>-3</sup>,光学带隙为4.03 eV。不同氟源对FTO薄膜可见光区透过率影响不大,薄膜的平均透过率均大于83%。不同氟源FTO薄膜的性能差异主要由氟的掺杂量决定的。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 365 370 2102356 王立坤<sup>1</sup>,郁建元<sup>1,2</sup>,杨静凯<sup>3</sup>,王丽<sup>1</sup>,牛孝友<sup>1</sup>,赵洪力<sup>1,*</sup> 阴极离子镀制备TiN薄膜及其光电性能的研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706035 氮化钛(TiN)由于其独特的物理、化学、光、电和机械等性能,近年来已成为材料研究热点。本文采用阴极离子镀膜法在304不锈钢基片上制备均匀致密的TiN薄膜。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描探针显微镜、紫外可见分光光度计、红外光谱仪等方法研究了薄膜的物相、结构以及光电特性。结果表明,薄膜主要物相为TiN,在(111)晶面具有取向性,同时薄膜中含有少量的O杂质。薄膜表面较平整,颗粒结合紧密,有部分孔洞和小尺寸突起,表面粗糙度<em>R<sub>q</sub></em>约为21.21 nm,薄膜平均厚度约为0.896 μm,在红外波段的反射率可达到80%以上,红外辐射率约为0.19,椭偏结果显示TiN薄膜的消光系数<em>k</em>和折射率<em>n</em>与Ag有相似的光学特性,是一种性能优异的低辐射镀膜材料。 2017年07月31 00:00 2017年第4期 371 376 6952658 陈胜男<sup>1,2</sup>,林威豪<sup>1,2</sup>,汪建勋<sup>1,2</sup>,宋晨路<sup>1,2</sup>,韩高荣<sup>1,2,*</sup>