1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来,随着社会经济的快速发展，现代玻璃材料已成为广泛应用于信息显示、新能源、绿色建筑等多个领域的关键材料，与传统玻璃相比，在应用领域、性能、功能、成分和制造技术等方面都有了极大的拓展和提升，玻璃材料在这个发展速度空前飞快的社会中开始肩负更重的使命。

在这电子信息急速发展的时代，作为触摸屏的玻璃面板其需求与日剧增，而随着手机或者其他移动电子设备屏幕的增大，以及人们对电子设备尤其是已渐渐成为“人体器官”的手机的热爱，屏幕的意外碎裂和屏幕划痕是令所有消费者以及电子产品厂商的头疼的问题。因此具有高硬度、高弹性模量以及高抗冲击性的玻璃面板是未来电子产品发展的一个重要的环节。而伴随着人类社会对能量的巨大需求，核电站应运而生，然而核废料的处理也成了让我们头疼的大难题，现有的混凝土固化核废料虽然短期有效，但仍有不少弊端，如混凝土中的孔隙与地下水对其的侵蚀作用都可能使核废料泄漏。除此之外，生物医学材料中微晶玻璃也在扮演着重要角色，如人造牙齿，人造骨骼……等。种种需求使得我们开始探讨玻璃成分系统的更多可能以期待性能的突破，如na₂o-al₂o₃-p₂o₅-sio₂成分系统，突破传统的钠铝硅和钠铝磷三元系统。

对于玻璃盖板来讲，硬度是非常重要的性能。其直接决定了玻璃的耐划性、抗摩擦性。如果硬度不够，会很容易被硬物刮伤留下微小的痕迹。无机非金属材料的硬度与材料的化学和物相组成以及显微结构等因素有关。根据有关实验显示，在外加不同含量na₂o的mgo-al₂o₃-sio₂玻璃中引入澄清剂ceo₂,晶核剂tio₂，助熔剂li₂o、caf₂，进一步加入cao、zno，测定不同玻璃的密度和维氏硬度。结果表明：cao、zno的引入增大了玻璃的密度，但二者的加入却减小了玻璃试样的维氏硬度，含cao和zno的玻璃较只含cao的玻璃硬度大，玻璃的密度和维氏硬度随na₂o含量增加呈先增大后减小的趋势。而热膨胀系数是玻璃的一个重要的热学性能，通常用线膨胀系数来表示玻璃随温度变化长度的变化量，它对玻璃的成型、退火、钢化、玻璃与玻璃、玻璃与金属、玻璃与陶瓷的封接,以及玻璃的热稳定性等都有重要的意义。一般要求其有较高的热稳定性，尽量低的热膨胀系数，这样使平屏幕尺寸更加精确，且高温不易变形、弯曲。一般能增强网络的成分使玻璃的热膨胀系数降低，使网络断裂的成分使玻璃的热膨胀系数上升。在玻璃系统中引入网络修饰体氧化物时，如 r₂o：li₂o、na₂o、k₂o等，k 、na 主要起断网的作用，而li 主要起积聚的作用，主要表现在当取代k 或者na 时能提高玻璃的化学稳定性、表面张力和析晶能力；当向其中引入网络生成体氧化物时，如 b₂o₃、sio_2，p2o5等，b₂o₃可以促进玻层状结构向更加稳定的空间架状结构转变，化学稳定性提高；当向其中引入中间体氧化物al₂o₃时，al₂o₃属于中间体氧化物，可以以[alo₄]四面体的形式进入玻璃的网络结构，但如果al₂o₃含量过多，部分会形成[alo₆]配位结构，不能进入玻璃网络结构。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：经过原料配比，通过玻璃熔制实验制备出组成为25na₂o-25al₂o₃-xp₂o₅-(50-x)sio₂的玻璃，x=0，5，10，15，20，25，30，35并探讨随着玻璃中p₂o₅替代sio₂含量的增加，对玻璃的热膨胀系数和显微硬度的影响。

性能表征：将制得的试样玻璃加工成合适尺寸的玻璃棒，用示差法测出其线膨胀系数（将待测试样与石英玻璃棒装进石英玻璃管中，石英玻璃管放在管式电炉的中心区均匀加热，由于试样受热膨胀的伸长量远比石英玻璃大，使得与试样相连的石英玻璃棒发生移动，用千分表读出试样在不同温度下的伸长量）；用显微硬度计测出试样显微硬度。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4－5周：按照设计方案，制备玻璃样品；

第6－12周：完成膨胀系数和显微硬度的测试，并查阅文献分析该系统玻璃的结构变化规律；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] gan, h.; hess, p. c., phosphate speciation in potassium aluminosilicate glasses. american mineralogist 1992, 77：495-506.

[2] brow, r. k.; kirkpatrick, r. j.; turner, g. l., the short range structure of sodium phosphate glasses i. mas nmr studies. journal of non-crystalline solids 1990, 116 (1)：39-45.

[3] yamashita, h.; yoshino, h.; nagata, k.; inoue, h.; nakajin, t.; maekawa, t., nuclear magnetic resonance studies of alkaline earth phosphosilicate and aluminoborosilicate glasses. journal of non-crystalline solids 2000, 270：48-59.