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纳米堇青石微晶玻璃,是堇青石晶粒处于纳米量级的微晶玻璃。其在介电、抗热震、红外辐射等方面具有优良的性能,因此被广泛应用于电力电子、高温加热节能、催化剂载体等诸多领域。本文是在堇青石化学计量配比的条件下,利用二次熔融法和二步热处理制度制备的纳米堇青石微晶玻璃。根据非等温差热原理和修正的Kissinger方程、Ozawa方程,研究了分别引入TiO2、ZrO2、GeO2等晶核剂对玻璃析晶和性能的影响。并通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对玻璃的可控晶化结果进行了分析和研究。同时,通过高频介电阻抗谱仪、热膨胀仪和高阻仪等设备,对其介电常数、介质损耗、热膨胀系数、电阻率、维氏硬度等性能进行了测试,研究了掺杂物和析晶温度对其性能的影响。结果表明,以未引入晶核剂样品为基础,分别引入TiO2、ZrO2、GeO2和NH4H2PO4为晶核剂。发现,TiO2降低玻璃析晶所需跨越势垒的作用最强:根据修正的Kissinger方法计算得到的活化能由526.178 KJ·mol-1降至446.053 KJ·mol-1。其Avrami指数(n)约为3,表现为整体析晶;而未引入晶核剂样品的Avrami指数约为2,趋向于表面析晶。而且,引入TiO2降低介电常数和介质损耗的效果最明显,析晶2小时后,其介电常数由7.0降至4.6,介质损耗由0.040降至0.017。随着TiO2的引入,当其含量小于等于5.36wt.%时,得到了 α-堇青石相;当引入量增至7.44wt.%时,开始析出含低铁的尖晶橄榄石相,并随着Ti02引入量的增加而逐渐取代α-堇青石相成为主晶相;当TiO2引入量增至10.72wt.%时,α-堇青石相完全消失,因此TiO2引入量最高达到了 10.72wt.%。其介电常数呈现先降低后增高的变化趋势,当TiO2引入量由0增至2.68wt.%,介电常数由7.0降至最小值4.6,当TiO2引入量继续增加至10.72wt.%,其介电常数又由4.6增长至7.2。不同析晶温度样品的介电常数也呈现先降低后升高的变化趋势,其中析晶温度为913℃的堇青石微晶玻璃样品,介电常数最小(4.3),介质损耗也最小(0.009)。此外,所得纳米堇青石样品具有独特的枝晶结构,并结合纳米效应、碱金属掺杂等影响因素使得样品在800℃下具有石英级别的热膨胀系数(10-7℃-1)。本文同时研究了不同Fe2O3掺杂量对玻璃析晶的影响。结果表明,Fe2O3的添加使其析晶温度降低了 45℃以上,且当Fe2O3的掺杂量达到7.44wt.%时,微晶玻璃的主晶相由堇青石相转变为铁尖晶石相。