高硼硅玻璃材料结构及性能研究进展
随着电子、生物、安全、新能源、建筑防火和航空航天等领域的发展，对相关的玻璃材料提出了更高的要求。现阶段，玻璃朝着多规格、多功能、大尺寸、大规模、高质量的方向发展。相比于钠钙硅系统玻璃，高硼硅玻璃由于其特殊的组分而具有诸多优良的性能，有着更大的发展空间，世界各国也投入了更多的财力物力进行高硼硅玻璃的研发工作。
现今，国内外众多科研工作者致力于攻克高硼硅酸盐玻璃在浮法工艺生产上的困难，推动硼硅酸盐玻璃向多元化发展。若能实现浮法大规模生产高硼硅玻璃，则其应用领域可以扩展到建筑防火，液晶显示器，以及太阳能电池等领域。在汉斯出版社《自然科学》期刊中，有论文针对高硼硅玻璃的组成、结构和性能及研究应用现状进行了介绍，并对下一步高硼硅玻璃的研究方向进行了展望。
高硼硅玻璃主要分为不含碱金属氧化物的硼硅酸盐玻璃，以及含碱硼硅酸盐玻璃两大类。含碱硼硅酸盐玻璃多用于结构复合材料的纤维、密封剂、光学和光致变色组件等。而不含碱金属氧化物的硼硅酸盐玻璃体系更加适合用于平板显示器的基板。当前，高硼硅玻璃体系中，研究方向主要有钠硼硅玻璃体系、含碱铝硼硅玻璃体系、无碱铝硼硅玻璃体系和含多元碱的硼硅酸盐玻璃体系等。常见高硼硅玻璃的组成范围是(wt%)：SiO2：78%~85%，B2O3：10%~15%，Al2O3：0%~5%，R2O：4%~10%，RO：0%~5%。
从高硼硅玻璃的研究现状可知，高硼硅玻璃在光学性能、机械性能、化学性能以及热学性能方面在诸多材料中脱颖而出，其应用领域从实验室用仅器玻璃到建筑用防火玻璃：从日常生活用器皿炊具玻璃到特种显示器玻璃；从普通化工领域到精密光电学领域。领域之广、范围之深是其它品种玻璃所不可比拟的。高硼硅酸盐玻璃受到世界各国科技工作者极高的关注。
随着耐火材料性能的提高、玻璃电熔窑技术的发展以及玻璃加工技术的进步，将使浮法生产高硼硅玻璃技术得到迅速发展，使其优异性能得以充分发挥成为可能，但目前，国内外也只有少数企业实现了微浮法生产高硼硅玻璃，对于这高硼硅玻璃体系的研究还不够成熟，对于浮法生产过程中存在高温粘度大，难以澄清，硼挥发严重，玻璃易分相等问题，还未能有效的解决。
在高硼硅玻璃现有研究基础上，可以考虑在以下方面突破：优化高硼硅玻璃组成，选择合适的组分引入原料，在玻璃组分中引入一定的碱土金属氧化物、稀土氧化物，或进行量子掺杂；探寻新型多元复合澄清剂，澄清剂可由单一组分往多组分复合澄清剂发展；优化微型浮法技术，调整浮抛介质、浮法保护气氛等，引入新型澄清技术来降低玻璃澄清温度，采用减压澄清新技术，亦可能得到澄清与均化效果优异的高硅硼玻璃。随着耐火材料性能的提高、玻璃电熔窑技术的发展以及玻璃加工技术的进步，将使浮法生产高硼硅玻璃技术得到迅速发展，使其优异性能得以充分发挥成为可能，其应用领域将得到极大的拓宽和深入。
文章来源：https://doi.org/10.12677/OJNS.2020.86070