文档介绍：溶胶——凝胶法制备
Li2O Al2O3 SiO2微晶玻璃

(化生教育系生物方向魏燕华)
(学号:99125118)

内容提要:采用溶胶-凝胶法制备 Li2O-Al2O3-SiO2 系玻璃粉末,利用 X 射线衍射
(XRD)、红外光谱(IR)等手段研究了 Li2O-Al2O3-SiO2 微晶玻璃的晶化过程;讨论了
热处理温度和时间对晶相形成及晶体粒径的影响。结果表明:玻璃粉末经压片成形后,650℃
2h 热处理条件下开始析晶,1150℃左右晶体生长基本完全。热处理温度越高,晶体粒径越
大;热处理时间越长,晶体粒径越大。
关键词:溶胶-凝胶法,Li2O-Al2O3-SiO2,微晶玻璃
教师点评:目前, Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的制备方法有熔融法和溶胶-凝胶法。
熔融法存在着玻璃熔制温度高,热处理时间长等问题。溶胶-凝胶法制备的粉末具有纯度高,
均匀性好,粒度细,制备温度低等特点,已成为制备微晶玻璃的一条新途径。一直以来,采
用溶胶-凝胶法制备Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的研究不多,因此该实验具有一定的难度。
该生通过查阅大量的文献,对文献进行分析与整理,设计出合理的实验方案,获得了令人满
意的结果。该生工作努力,踏实,学习认真,勤奋。

1 概述
溶胶-凝胶法的概述
长期以来,玻璃与光学纤维玻璃的制备几乎是使用熔融法。然而这种方法不仅需要昂贵
的生长设备,而且难以得到高纯度和高均匀度的材料。化学家们不断在找寻一种能克服熔融
法的缺点的玻璃制备方法。目前,溶胶-凝胶法已成为最受重视的化学制备方法,英、美、
日、德等国的科技人员均在积极开展溶胶-凝胶法的研究,有关报道日益增多,在我国,有
关学校和科研机构也正在大力从事溶胶-凝胶法的研究工作。
溶胶-凝胶法(Sol-Gel-Method)是近二十几年来发展的一种用化学方法在低温下制
备玻璃的新方法。溶胶-凝胶法具有一系列传统的高温熔融法所不可比拟的独特优点,它具
有制品高纯度及均匀度高,烧结温度低,反应易于控制,材料成分可任意调整,成形性好,
生产设备简单,节约能量等诸多优点。
目前,有两种溶胶-凝胶制备方法:(1)有机金属化合物的水解和聚合;(2)溶胶的烧
结。在本实验中我们采用的是第一种方法。具体步骤是:首先是将有机金属化合物的水解形
成溶胶,并从溶胶体系得到非晶态的凝胶。然后经过热处理除去凝胶中残留的水分和有机物
质。最后将凝胶在低温下烧结得到固体玻璃。
微晶玻璃的概述
微晶玻璃,又叫玻璃陶瓷(Glass-Ceramic),是基础玻璃在加热过程中进行控制晶化
而制得的一种含有大量微晶体的多晶固体材料。这类材料是由大比例的(典型为95-98体积
%)很小的晶体(通过小于1微米)和少量残余玻璃相所组成的无孔复合体。微晶玻璃是本
世纪五十年代出现的一种新型材料,微晶玻璃的结构,性能及生产方法同玻璃和陶瓷都有所
不同,其性能集中了两者的特点,成为一类独特的材料,所以它也称为玻璃陶瓷或结晶化玻
璃。与常规玻璃相比,由于其中具有特定性能的晶相析出,使微晶玻璃在软化温度、机械强
度、表面硬度、热膨胀系数、热稳定性、化学稳定性等诸方面显示出优异的性能,并具有一
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些特殊的性能,引起人们的广泛注意。自微晶玻璃问世以来,人们对微晶玻璃的晶化理论与
生产工艺进行了大量的研究,研制出了许多不同组成、不同性能的微晶玻璃产品。
由于微晶玻璃具有许多优越性能,在它问世开始就显示出了广阔的应用前景。在日用、
建筑工业、电子工业、医学及生物材料、激光材料、航天工业、核工业等诸多方面应用非常
广泛,其中建筑装饰用微晶玻璃的使用量最大。
Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃
Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃是最重要的系统之一。由于它具有无比优越的多
种性能的组合,在许多领域中已获得了广泛的应用。Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃因其具有
极低的热膨胀系数而广泛应用于微电子、光学仪器、现代科技及国防军工等尖端技术领域,
成为使用范围最广泛的新型的材料之一。因此,Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃一直是人们的
研究热点。
Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃由不同的玻璃相组成。在晶化过程中可以析出多种介
稳与稳定的晶体,这与玻璃成分、热处理过程都有关。其中最重要的是锂辉石型
(Li2O· Al2O3· SiO2)微晶玻璃。Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃析出的稳定主相为β-锂辉
石,其它还有β-锂霞石、α-锂辉石、金红石、透锂长石及莫来石等晶体。
Li2O-Al