一种Ca2CuO3微晶玻璃及其制备方法技术

一种Ca2CuO3微晶玻璃及其制备方法，所述Ca2CuO3微晶玻璃是在PbO‑B2O3‑SiO2‑ZnO玻璃基质中掺入Ca2CuO3粉体而得到，其中PbO‑B2O3‑SiO2‑ZnO玻璃基质中各组分的摩尔百分比组成为：PbO:45‑48％、B2O3:33‑38％、SiO2:6‑8％、ZnO：10‑12％，所掺入的Ca2CuO3质量为PbO‑B2O3‑SiO2‑ZnO玻璃基质质量的10‑20％。所述Ca2CuO3微晶玻璃具有良好的非线性光学性能，制备工艺简单、成本低、易于批量生产，该Ca2CuO3微晶玻璃应用于全光开关，可优化全光开关结构、降低成本、提高全光开关性能。

【技术实现步骤摘要】
一种Ca2CuO3微晶玻璃及其制备方法(一)
本专利技术涉及一种Ca2CuO3微晶玻璃及其制备方法，属于非线性光学材料研究领域。(二)
技术介绍
丝网印刷法具有不受承印物大小和形状的限制、版面柔软印压小、墨层覆盖力强、适用于各种类型的油墨、耐旋光性能强、印刷方式灵活多样、制版方便、价格便宜、技术易于掌握、附着力强、可纯手工丝印也可机印等优点，已在商标印刷、转印印刷、包装印刷、建材印刷等方面应用，成为了一种广泛使用的印刷方式。鉴于丝网印刷法的广泛应用及其工艺简洁方便的特性，对于一些难以制备的微晶玻璃材料提供了解决方案。如：CN201310262140，名称为一种铌酸锶钡基微晶玻璃电介质材料及其制备方法,属于功能陶瓷材料领域。该专利技术的目的是提供一种低温制备铌酸锶钡基微晶玻璃电介质材料及其制备方法。该方法制备的电介质材料兼具高介电常数和高击穿场强的优点，经过丝网印刷或手工涂覆，从而克服了现有微晶玻璃电介质材料制备中存在的不足。如：CN200910210016，名称为一种整体法微晶玻璃的着色方法。该专利技术用离子注入、气相沉积、喷涂、电镀、丝网印刷等方法，并利用微晶玻璃的晶粒细小、结构致密、色调柔和、纹理美观、强度和光泽度高等优良性能，和陶瓷基体复合做成微晶陶瓷复合板，能综合微晶玻璃优良的机械性能和陶瓷便宜的特点，以取代纯微晶玻璃板的应用。如：CN201310262140，名称为一种铌酸锶钡基微晶玻璃电介质材料及其制备方法,属于功能陶瓷材料领域。该专利技术的目的是提供一种低温制备铌酸锶钡基微晶玻璃电介质材料及其制备方法。该方法制备的电介质材料兼具高介电常数和高击穿场强的优点，经过丝网印刷或手工涂覆，从而克服了现有微晶玻璃电介质材料制备中存在的不足。如：CN201110112607，名称为一种储能铌酸盐微晶玻璃介质材料及其制备方法。该专利技术利用丝网印刷或手工涂覆粘结性能和导电性能良好的中温银浆料。微晶玻璃以无气孔方式集玻璃态物质的高击穿场强和介电陶瓷的高介电常数于一体，成为新一代的高储能电容器电介质材料。该方法所制备的介质材料具有很高的击穿场强与适中的介电常数，从而解决了目前微晶玻璃电介质材料制备中所存在的不足和缺陷。Ca2CuO3是由CuO与CaO粉末在950℃下高温烧结而成，其晶体结构稳定，烧制成的Ca2CuO3粉末组成单一，有良好的非线性光学特性，可作为非线性超快光子学器件取代电子器件，其中光开关是全光交换的核心器件之一。2001年，日本冈本课题组即报道了Cu-O链具有大的三阶非线性(KishidaH,OnoM,MiuraK,etal.Largethird-orderopticalnonlinearityofCu-Ochainsinvestigatedbythird-harmonicgenerationspectroscopy[J].Physicalreviewletters,2001,87(17):177401.)。该文利用了三次谐波振荡(THG)和光反射谱(ER)测试了Ca2CuO3和Sr2CuO3的三阶非线性，得出了Ca2CuO3表现大的三阶非线性的结论，并且说明了具有Cu-O链的物质均能表现出大的三阶非线性。2004年，日本冈本课题组再次通过Z-scan的测试手段表征了Cu-O链具有大的三阶非线性(MaedaA,OnoM,KishidaH,etal.Third-ordernonlinearsusceptibilityspectraofCuOchaincompoundsinvestigatedbytheZ-scanmethod[J].PhysicalReviewB,2004,70(12):125117.)。该文利用Z扫描(Z-scan)测试了含有一维Cu-O链的Ca2CuO3和Sr2CuO3和含有二维结构的酮酸盐Nd2CuO4的三阶非线性，证明了一维Cu-O链结构的三阶非线性极化率强于二维Cu-O结构的三阶非线性极化率。同时，Ca2CuO3有大的介电常数，可作为超导材料。2003年，中国科学院北京高压研究中心发现了在高压下Ca2CuO3具有良好的稳定性及电气特性(ZhangGM,MaiWJ,LiFY,etal.StructuralstabilityandelectricalpropertiesofthechainstructureofCa2CuO3underhighpressure[J].PhysicalReviewB,2003,67(21):212102.)。该研究发现Ca2CuO3在1.8-6.0Gpa范围内电阻急速下降，电容率急速上升，在34Gpa后趋于稳定，得出了Ca2CuO3在高压下表现出一定的金属性的结论。2012年，河南科技大学研究了Ca2CuO3-CaCu2O3-CuO复合材料的介电性能(LiQS,ZhangYQ,LiLB,etal.DielectricpropertiesofCa2CuO3-CaCu2O3-CuOcompositeceramics[J].ModernPhysicsLettersB,2013,27(06):1350042.)。该研究在室温下利用102-106Hz范围的电磁波得到了104的电容。同时还分析了该材料具有大的介电性能的原因：晶体中的氧空位以及存在晶粒边界的阻碍。(三)
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种良好非线性光学性能的Ca2CuO3微晶玻璃以及利用丝网印刷法制备该Ca2CuO3微晶玻璃的方法，该方法制备工艺简单、成本低、易于批量生产。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案：本专利技术提供了一种Ca2CuO3微晶玻璃，其是在PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质中掺入Ca2CuO3粉体而得到，其中PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质中各组分的摩尔百分比组成为：PbO:45-48％、B2O3:33-38％、SiO2:6-8％、ZnO：10-12％，所掺入的Ca2CuO3质量为PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质质量的10-20％。本专利技术所用的玻璃基质体系为PbO-B2O3-SiO2-ZnO，SiO2是形成玻璃网状结构骨架的主要成分，优选摩尔含量为6.694％。B2O3主要作用是调节SiO2玻璃的网络结构，优选摩尔含量为34.956％。PbO和ZnO的作用主要是降低玻璃的融化温度，优选摩尔含量为47.454％和10.896％。本专利技术中，Ca2CuO3与PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质的质量比优选为0.2：1。本专利技术还提供了一种Ca2CuO3微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：(1)玻璃基质的制备：按比例将制备PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质所需的原料混合，研磨均匀后置于高温炉中进行升温熔制，熔制温度为650-800℃，保温10-20分钟后将玻璃熔体倒入铸铁模上，然后置于高温炉中进行退火，于玻璃转变温度Tg温度保温2-5小时，然后随炉冷却至50℃，关闭高温炉电源自动降温到室温，取出玻璃，得到PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质；(2)玻璃基质同Ca2CuO3的混合：将PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质在玛瑙研钵中研碎，将Ca2CuO3粉体掺入，使其与PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质的质量比为0.1-0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ca

【技术特征摘要】
1.一种Ca2CuO3微晶玻璃，其是在PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质中掺入Ca2CuO3粉体而得到，其中PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质中各组分的摩尔百分比组成为：PbO:45-48％、B2O3:33-38％、SiO2:6-8％、ZnO：10-12％，所掺入的Ca2CuO3质量为PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质质量的10-20％。2.如权利要求1所述的Ca2CuO3微晶玻璃，其特征在于：PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质中各组分的摩尔百分比组成为：SiO26.694％，B2O334.956％，PbO47.454％，ZnO10.896％。3.如权利要求1或2所述的Ca2CuO3微晶玻璃，其特征在于：Ca2CuO3与PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质的质量比为0.2：1。4.一种如权利要求1所述的Ca2CuO3微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：(1)玻璃基质的制备：按比例将制备PbO-B2O3-SiO2-ZnO玻璃基质所需的原料混合，研磨均匀后置于高温炉中进行升温熔制，熔制温度为650-800℃，保温10-20...

【专利技术属性】
技术研发人员：向卫东，刘思锦，梁晓娟，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33