无碱铝硼硅系统玻璃具有优异的物理和化学性能,应用广泛,是LCD与OLED现阶段最理想的基板材料。我国高世代液晶面板行业的基板玻璃受制于美国Corning和日本AGC等行业领导型企业,尚无自主知识产权的相关产品。从配方专利到工艺技术、从理论储备到实践经验都十分匮乏。国家“十三五”计划将高世代电子玻璃的产业化列为重点研发专项,本课题主要研究无碱铝硼硅系统玻璃的组成与网络结构,完善电子玻璃基板基础理论,顺应电子显示玻璃的国产化的趋势。本文以SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-RO（R=Mg、Ca、Sr）系统玻璃为研究对象,研究了RO替代SiO₂、RO替代Al₂O₃以及B₂O₃替代Al₂O₃分别对无碱硼铝硅系统玻璃的网络结构、维氏硬度、弹性模量、化学稳定性、密度、摩尔体积等方面的影响,通过化学滴定法测定了原料在熔化过程中的产生的B₂O₃挥发率,实验结果表明:（1）无碱SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-RO系统玻璃中,以H₃BO₃为原料引入B₂O₃,在本课题所制定的熔制条件下,B₂O₃含量较高时,其挥发率也相对较大,当B₂O₃含量在0¹2mol%范围内时,B₂O₃的挥发率均未超过10%。通过额外补偿15%的B₂O₃来抵消熔化过程中的挥发部分,玻璃中B₂O₃的实际引入量在9¹5wt%时,挥发率在7¹0%之间,实际引入量在5 wt%左右时,挥发率在5%左右,最终玻璃中B₂O₃的实际含量与设定值非常接近,含量偏差不超过0.5wt%,百分比偏差不超过10%。（2）[SiO₄]的Q^0Q4这五种结构单元中,Q⁴和Q³是最主要的,MAS-NMR没有检测到其他几种结构单元的共振信号,因此忽略不计。增加碱土金属氧化物的总量或B₂O₃的含量会使得Q⁴结构单元的比例逐渐降低,同时Q³结构单元的比例明显上升,RO的总量超过18 mol%或B₂O₃的含量超过12mol%时,Q³/Q⁴的比值将超过1:1。Al³⁺主要以[AlO₄]参与玻璃的网络结构,Al₂O₃中的[AlO₆]在玻璃中全部转化为较低配位的结构,且随着体系中提供游离氧的成分增多,Al³⁺所处的化学环境的不对称性降低。B³⁺在无碱SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-RO系统玻璃中主要以[BO₃]存在,4配位结构的[BO4]只占很少的一部分,因此B₂O₃主要的作用是作网络外体,而RO含量增加或SiO₂、Al₂O₃含量减少都会使更多的[BO₃]转化为[BO₄]参与三维网络结构。Si O₂和Al₂O₃有助于提高玻璃的三维网络结构紧密程度,而B₂O₃和RO均降低玻璃网络结构的紧密程度。游离氧增加对结构单元形成的相对转化率大致符合[AlO₄]>Si-NBO>[BO₄]。（3）RO在13.5¹9.5mol%之间替换Al₂O₃时,硬度在647⁶61kgf/mm2范围内单调增大,弹性模量在78.62⁸1.43GPa之间单调增大;RO在10²0mol%内替换SiO₂时硬度的总体趋势类似,数值也相近,但不是单调增加,弹性模量在73.83⁸2.49GPa范围内单调增加;B₂O₃替换Al₂O₃,硬度从705 kgf/mm2单调降低至634 kgf/mm2,弹性模量从91.2GPa单调降低至77.5GPa。增加R²⁺使玻璃硬度、弹性模量增大,结构解聚使硬度、弹性模量减小,总的来看,在该组成区间内R²⁺对硬度与弹性模量的贡献起主导作用。（4）网络结构变疏松使玻璃在HF中抗侵蚀性能减弱,且这是影响玻璃的抗HF侵蚀性能的主要因素。SiO₂在玻璃中含量降到63 mol%以下会使抗HF侵蚀性能有一定程度的增强,B₂O₃有助于提高玻璃的抗HF侵蚀性能,但B₂O₃含量大于8 mol%时,使网络结构过度解聚而明显降低玻璃的抗HF侵蚀性能。（5）玻璃在NaOH溶液中的抗腐蚀性能主要受到R2+离子(主要是Ca²⁺的作用)含量以及网络结构的紧密程度的影响,其中碱土金属阳离子占主导作用。R²⁺离子含量升高,导致玻璃的抗NaOH腐蚀性能增强,R²⁺离子含量不变时,玻璃的抗NaOH腐蚀性能则随着网络结构的解聚而逐渐降低。（6）本文研究的组成区域内,密度在2.41².63g/cm3内单调变化,摩尔体积则与密度呈相反趋势单调变化,摩尔体积主要取决于离子半径较大的O^2-含量与网络结构的疏松程度。