1. 研究目的与意义（文献综述）

玻璃作为一种非常常见且重要基础材料，被广泛应用于通讯、交通、建材、航空航天等领域，与国民经济息息相关。经研究发现，通过向玻璃中添加不同的化学元素及玻璃内不同化学成分之间的相互影响，可以改善玻璃的各项物理化学性能。当用碱金属元素等量替换碱土金属元素时，玻璃的性能也会出现变化，性能随组成的变化不呈现线性规律，而是呈现偏离线性的变化规律，把这种用某种碱金属或碱土金属元素去等量替换另一种碱金属或碱土金属元素时，玻璃的性能呈现偏离线性变化规律的现象，统称为“混合阳离子体效应”。

而混合中间体效应的研究对探索玻璃结构特性以及了解混合阳离子效应有着极为重要的意义，但是对这方面的研究相对较少。如何依据混合中间体效应控制材料的理化性能对于玻璃生产具有非常重要的意义。通过此毕业论文实验的科研训练，对含有混合中间体的氧化物玻璃材料的合成有初步的了解，并对混合中间体离子在玻璃生产领域的应用有初步认识。同时，通过本实验也可了解材料常用的表征手段和测试方法。实现通过混合阳离子的调控实现对玻璃工业生产指导的作用。

添加zno到硅酸盐和硼硅酸盐玻璃提高了化学耐久性和机械性能，而添加到磷酸盐玻璃中导致较低的软化点。morten m. smedskjaer等人研究了zno与碱土氧化物分别对钠铝硅酸盐玻璃的结构和性能的影响，实验结果表明zn² 对铝硅酸盐玻璃结构和性能的影响类似于mg² ，尽管它们在电子结构上存在差异，但其相似性是在离子半径。因此，zno可以添加到铝硅酸盐玻璃组合物中与添加mgo一样以同样的方式调节性能。在可添加的mgo量因其对玻璃形成能力的负面影响而受到限制的情况下，改用zno可能是一条有效的方式。jonathan f. stebbins等人研究了温度对钙铝硅酸盐玻璃和熔体中非桥氧和铝的配位数的影响，实验结果表明在所有组合物中，五重配位铝的含量随着温度的升高而增加，在caal₂si₂o₈组合物的玻璃中，非桥接氧的含量也随温度升高，非桥接氧和高配位铝的混合对熔体的整体配置熵和热容量有显著贡献。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：按设计的玻璃的成分配比，用精确度为0.1mg电子天平称取所需氧化物的量。将称取的各氧化物放在研钵中混合均匀，装入铂金坩埚，用硅钼棒箱式电炉熔制，在1500℃保温3h后，使玻璃液澄清均化后将熔体倒入事先预热好的550℃不锈钢模具中，在550℃退火1h，玻璃样品自然冷却，以备性能测试。同上将1500℃玻璃液快速倒入冷水中，水淬得到所需玻璃。并对样品进行相应的编号。

材料表征：在不同的温度下对样品热处理，进行综合热分析（dsc）表征，获得所制备的样品的基本热学性能数据，并且进行拉曼、硬度等系统表征和分析，从而研究混合阳离子效应对硅酸盐玻璃的物理化学性能影响。

3. 研究计划与安排

第1－3周：文献阅读，阅读大量混合阳离子效应相关文献，了解混合中间体对玻璃的结构特性影响。同时完成初步的实验计划，并准备相关的实验条件。

第4－8周：混合中间体玻璃材料的制备及相关处理。

第9－11周：对所得玻璃进行相关测试，依据结果进行性能改进。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] j. kjeldsen, m.m. smedskjaer, j.c. mauro, y.z. yue, mixed alkaline earth effect in sodium aluminosilicate glasses j. non-cryst. solids .2013,369:61–69

[2]l. cormier, d.r. neuville, ca and na environments in na2o–cao–al2o3–sio2 glasses: influence of cation mixing and cation-network interaction, chemical geology ,2004,213:103–113

[3] peter s. fiske, jonathan f. stebbins, and lan farnan, bonding and dynamical phenomena in mgo: a high temperature 170 and 28mg nmr study, phys chem minerals ,1994, 20:587–593