【摘 要】
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与氧化物玻璃相比,硫系玻璃具有宽红外透过窗口、高的非线性折射率等优势,在红外成像、空间遥感等领域具有较高应用价值。为获得高性能硫系玻璃,组分开发设计一直备受国内外学者广泛的关注。本文通过熔融-淬冷技术制备了Ga8Sb32S60-xTex（x=0,2.5,5,7.5,10）、Ga2Ge7Te31-xSx（x=0,7.5,15.5,23.25,31）、Ga10Ge15Te75-xSx（x=0,2.5,
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与氧化物玻璃相比,硫系玻璃具有宽红外透过窗口、高的非线性折射率等优势,在红外成像、空间遥感等领域具有较高应用价值。为获得高性能硫系玻璃,组分开发设计一直备受国内外学者广泛的关注。本文通过熔融-淬冷技术制备了Ga8Sb32S60-xTex（x=0,2.5,5,7.5,10）、Ga2Ge7Te31-xSx（x=0,7.5,15.5,23.25,31）、Ga10Ge15Te75-xSx（x=0,2.5,5,7.5）硫系玻璃。利用XRD、差热分析、分光光度计、傅里叶红外光谱仪、显微硬度计对玻璃样品的形成能力、热学性能、透过性能、硬度和抗碎裂性能进行了详细表征,探索了玻璃样品的性能随组分演化规律。结合拉曼结构表征等先进技术,详细探索这些硫系玻璃的抗碎裂性能随组成演化的结构起源。本论文取得的主要成果如下:（1）针对Ga8Sb32S60-xTex玻璃样品,性能和结构表征发现:a)随着Te含量的增加,玻璃样品的Tg逐渐降低,在x=2.5时玻璃的?T（123℃）为最大值;b)玻璃样品的透过率均大于50%,红外透过窗口介于0.8-14.5μm之间,随着Te含量的增加短波吸收限(λSc)出现红移,长波截止边(λLc)出现先红移后蓝移的现象;c)随着Te含量的增加,玻璃样品的硬度逐渐降低,抗碎裂性出现先降低后提升的演化规律。通过X射线衍射分析和原子堆积密度分析,发现抗碎裂性能演化规律是由自由体积和微不均匀区的竞争与协同作用引起的。（2）针对Ga8Sb32S60-xTex玻璃样品,性能和结构表征发现:a)硫碲替换后,玻璃样品出现双玻璃转变现象,Tg随着S含量增加出现无规律变化;b)硫碲替换后,仅Ga2Ge7Te31玻璃样品和Ga2Ge7Te7.75S23.25玻璃样品表现出透过性能;c)随着S含量的增加,玻璃样品的硬度呈现出先增加后下降再增加的变化趋势。拉曼光谱显示,玻璃样品性能无规律演化是由分相结构引起。（3）针对Ga10Ge15Te75-xSx玻璃样品,性能和结构表征发现:a)随着S含量的增加,玻璃样品的Tg出现轻微降低,热稳定性呈现先提升后下降的趋势;b)随着S含量的增加,玻璃样品的短波吸收限(λSc)出现蓝移,长波截止边(λLc)均大于25μm;c)随着S含量的增加,玻璃样品的硬度和抗碎裂性逐渐增加。拉曼光谱显示,S含量为2.5 mol%时,玻璃样品已出现分相。EDS元素分布解析和数学计算分析表明,自由体积、平均键能和分相的共同作用是玻璃样品抗碎裂性随S含量增加提升的根源。
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