發展史/1
第1章微晶玻璃設計的基本原理/4
1.1微晶玻璃的優點4
1.1.1工藝特性5
1.1.2熱學特性5
1.1.3光學特性6
1.1.4化學特性6
1.1.5生物學特性6
1.1.6力學特性6
1.1.7電學和磁學特性6
1.2設計因素7
1.3晶體結構和礦物學特性7
1.3.1矽酸鹽晶體7
1.3.1.1島狀矽酸鹽9
1.3.1.2雙矽酸鹽9
1.3.1.3環狀矽酸鹽9
1.3.1.4鏈狀矽酸鹽9
1.3.1.5層狀矽酸鹽10
1.3.1.6網狀矽酸鹽10
1.3.2磷酸鹽28
1.3.2.1磷灰石28
1.3.2.2正磷酸鹽和磷酸氫鹽29
1.3.2.3偏磷酸鹽30
1.3.3氧化物32
1.3.3.1TiO232
1.3.3.2ZrO232
1.3.3.3MgAl2O4(尖晶石)33
1.4成核34
1.4.1均勻成核35
1.4.2非均勻成核36
1.4.3均勻成核和非均勻成核的動力學37
1.4.4成核理論在微晶玻璃研發中的應用實例39
1.4.4.1整體成核39
1.4.4.2表面核化43
1.4.4.3時間-溫度-轉變(TTT)相圖45
1.5晶體長大46
1.5.1初次生長47
1.5.2各向異性生長49
1.5.3表面生長53
1.5.4樹狀和球狀晶化54
1.5.4.1現象學54
1.5.4.2樹狀和球狀晶體的應用56
1.5.5二次長大57
第2章微晶玻璃的組成系統/58
2.1鹼金屬和鹼土金屬矽酸鹽58
2.1.1SiO2-Li2O(二矽酸鋰)58
2.1.1.1化學計量組成58
2.1.1.2非化學計量多成分組成60
2.1.2SiO2-BaO(矽鋇石)68
2.1.2.1化學計量二矽酸鋇68
2.1.2.2多組分微晶玻璃69
2.2鋁矽酸鹽69
2.2.1SiO2-Al2O3(莫來石)69
2.2.2SiO2-Al2O3-Li2O(β-石英固溶體、β-鋰輝石固溶體)71
2.2.2.1β-石英固溶體微晶玻璃71
2.2.2.2β-鋰輝石固溶體微晶玻璃74
2.2.3SiO2-Al2O3-Na2O(霞石)76
2.2.4SiO2-Al2O3-Cs2O(銫榴石)79
2.2.5SiO2-Al2O3-MgO(堇青石、頑輝石、鎂橄欖石)81
2.2.5.1堇青石微晶玻璃81
2.2.5.2頑輝石微晶玻璃84
2.2.5.3鎂橄欖石微晶玻璃85
2.2.6SiO2-Al2O3-CaO(鈣矽石)87
2.2.7SiO2-Al2O3-ZnO(Zn填充的β-石英、矽鋅礦-紅鋅礦)89
2.2.7.1Zn填充β-石英微晶玻璃89
2.2.7.2矽鋅礦和紅鋅礦微晶玻璃90
2.2.8SiO2-Al2O3-ZnO-MgO(尖晶石、鋅尖晶石)92
2.2.8.1沒有β-石英的尖晶石微晶玻璃92
2.2.8.2β-石英尖晶石微晶玻璃93
2.2.9SiO2-Al2O3-CaO(爐渣微晶玻璃)93
2.2.10SiO2-Al2O3-K2O(白榴石)96
2.2.11SiO2-Ga2O3-Al2O3-Li2O-Na2O-K2O(鋰鋁鎵酸鹽尖晶石)99
2.2.12SiO2-Al2O3-SrO-BaO(鍶-長石-鋇長石)99
2.3氟矽酸鹽103
2.3.1SiO2-(R3+)2O3-MgO-(R2+)O-(R+)2O-F(雲母)103
2.3.1.1堿金雲母微晶玻璃103
2.3.1.2無堿金雲母微晶玻璃107
2.3.1.3四矽雲母微晶玻璃108
2.3.2SiO2-Al2O3-MgO-CaO-ZrO2-F(雲母、氧化鋯)109
2.3.3SiO2-CaO-R2O-F矽堿鈣石110
2.3.4SiO2-MgO-CaO-(R+)2O-F(角閃石)114
2.4磷矽酸鹽117
2.4.1SiO2-CaO-Na2O-P2O5(磷灰石)117
2.4.2SiO2-MgO-CaO-P2O5-F(磷灰石,矽灰石)119
2.4.3SiO2-MgO-Na2O-K2O-CaO-P2O5(磷灰石)120
2.4.4SiO2-Al2O3-MgO-CaO-Na2O-K2O-P2O5-F(雲母、磷灰石)120
2.4.5SiO2-MgO-CaO-TiO2-P2O5(磷灰石、鈦酸鎂)124
2.4.6SiO2-Al2O3-CaO-Na2O-K2O-P2O5-F針狀磷灰石125
2.4.6.1針狀磷灰石的形成與磷酸鈣鈉的反應同時發生128
2.4.6.2從無序球形氟磷灰石晶體中形成針狀磷灰石131
2.4.7SiO2-Al2O3-CaO-Na2O-K2O-P2O5-F/Y2O3、B2O3(磷灰石和白榴石)132
2.4.7.1氟磷灰石和白榴石132
2.4.7.2氧磷灰石和白榴石134
2.4.8SiO2-CaO-Na2O-P2O5-F(磷酸鈣鈉)136
2.5鐵矽酸鹽137
2.5.1SiO2-Fe2O3-CaO137
2.5.2SiO2-Al2O3-FeO-Fe2O3-K2O(雲母,鐵酸鹽)138
2.5.3SiO2-Al2O3-Fe2O3-(R+)2O-(R2+)O(玄武岩)140
2.6磷酸鹽141
2.6.1P2O5-CaO(偏磷酸鹽)141
2.6.2P2O5-CaO-TiO2144
2.6.3P2O5-Na2O-BaO和P2O5-TiO2-WO3144
2.6.3.1P2O5-Na2O-BaO系統144
2.6.3.2P2O5-TiO2-WO3系統145
2.6.4P2O5-Al2O3-CaO(磷灰石)145
2.6.5P2O5-B2O3-SiO2146
2.6.6P2O5-SiO2-Li2O-ZrO2148
2.6.6.1含有16%(品質分數)ZrO2的微晶玻璃149
2.6.6.2含有20%(品質分數)ZrO2的微晶玻璃149
2.7其他系統150
2.7.1鈣鈦礦型微晶玻璃150
2.7.1.1SiO2-Nb2O5-Na2O-(BaO)151
2.7.1.2SiO2-Al2O3-TiO2-PbO152
2.7.1.3SiO2-Al2O3-K2O-Ta2O5-Nb2O5153
2.7.2鈦鐵礦型(SiO2-Al2O3-Li2O-Ta2O5)微晶玻璃153
2.7.3B2O3-BaFe12O19(鋇鐵氧體)或者BaFe10O15(鐵酸鋇)154
2.7.4SiO2-Al2O3-BaO-TiO2(鈦酸鋇)154
2.7.5Bi2O3-SrO-CaO-CuO155
第3章微觀結構控制/156
3.1固相反應156
3.1.1等化學相變156
3.1.2相間反應157
3.1.3溶出157
3.1.4利用相圖預測微晶玻璃的聚集157
3.2微觀結構設計158
3.2.1納米晶體微觀結構158
3.2.2細胞膜微觀結構159
3.2.3海岸線-島狀微觀結構161
3.2.4樹枝狀微觀結構162
3.2.5殘留微觀結構165
3.2.6“卡片屋”結構165
3.2.6.1成核反應166
3.2.6.2初級晶相形成和雲母析出166
3.2.7捲心菜頭結構168
3.2.8針狀互鎖結構171
3.2.9薄片狀雙晶結構173
3.2.10晶體優先取向174
3.2.11晶體網狀微觀結構176
3.2.12天然材料舉例176
3.2.13納米晶178
3.3關鍵性能的控制179
3.4方法和測試180
3.4.1化學系統和晶相180
3.4.2晶相測定180
3.4.3晶體形成的動力學過程181
3.4.4微觀結構測定184
3.4.5力學、光學、電學、化學和生物學性能185
3.4.5.1微晶玻璃的光學性能和化學組成186
3.4.5.2微晶玻璃的力學性能和微觀結構186
3.4.5.3電學性能187
3.4.5.4化學性能187
3.4.5.5生物學性能188
第4章微晶玻璃的應用/189
4.1技術應用189
4.1.1雷達罩189
4.1.2光敏和蝕刻材料189
4.1.2.1Fotoform和Fotoceram190
4.1.2.2Foturan193
4.1.2.3其他產品195
4.1.3可加工微晶玻璃195
4.1.3.1MACOR和DICOR195
4.1.3.2VitronitTM198
4.1.3.3PhotoveelTM198
4.1.4磁片基片199
4.1.5液晶顯示201
4.2日用品應用202
4.2.1β-鋰輝石固溶體微晶玻璃202
4.2.2石英固溶體微晶玻璃204
4.3光學應用206
4.3.1望遠鏡206
4.3.1.1發展需求206
4.3.1.2Zerodur微晶玻璃206
4.3.2集成透鏡陣列208
4.3.3發光微晶玻璃的應用210
4.3.3.1太陽能集光器的Cr摻雜莫來石210
4.3.3.2用於可調雷射器和光存儲媒介的Cr摻雜尖晶石212
4.3.3.3稀土摻雜氟氧化物用於放大、上轉換和量子切割215
4.3.3.4鉻(Cr4+)摻雜鎂橄欖石、β-矽鋅礦和其他用於寬波放大的正矽酸鹽219
4.3.3.5Ni2+摻雜鎵酸鹽尖晶石用於放大和寬波紅外光源221
4.3.3.6用於白色LED的YAG微晶玻璃磷光粉224
4.3.4光學元件225
4.3.4.1用於光纖布拉格光柵無熱化微晶玻璃225
4.3.4.2光學光柵和波導的鐳射誘導晶化230
4.3.4.3光學連接器的微晶玻璃套圈231
4.3.4.4可控紅外線吸收和微波敏感性透明ZnO微晶玻璃的應用232
4.4醫用和牙科用微晶玻璃232
4.4.1醫用微晶玻璃233
4.4.1.1CERABONE233
4.4.1.2CERAVITAL235
4.4.1.3BIOVERIT235
4.4.2牙科修復用微晶玻璃236
4.4.2.1無金屬修復劑用可模塑微晶玻璃237
4.4.2.2無金屬修復劑可加工微晶玻璃244
4.4.2.3金屬框架微晶玻璃246
4.4.2.4高韌性多晶陶瓷上的微晶玻璃裝飾材料250
4.5電子和電學應用255
4.5.1絕緣體255
4.5.2電子封裝256
4.5.2.1發展需求256
4.5.2.2性能和工藝257
4.5.2.3應用258
4.6建築應用259
4.7塗層和焊接261
4.8新能源應用262
4.8.1鋰電池組成262
4.8.1.1負極262
4.8.1.2電解質263
4.8.2固體氧化物燃料電池的連接材料263
後記未來發展方向/264
附錄23種晶體結構的21張圖/265
參考文獻/278
