一种电阻为10¹¹Ω.cm数量级的硅酸盐玻璃及其制备方法

专利名称：一种电阻为10¹¹Ω.cm数量级的硅酸盐玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明涉及特殊性能玻璃，具体的说是一种体积电阻率(常温)在IO11 Q-Cm数量级的低电阻率玻璃。
背景技术：
平板玻璃(也即浮法玻璃)在国民经济及人民生活的各个领域具有广泛的应用。随着科技的发展，平板玻璃在科学研究领域的应用也越加普遍。如上世纪九十年代发展起来的阻性板室探测器(RPC)和多气隙电阻板室(MRPC)探测器均使用平板玻璃作为主要材料。常规玻璃的体积电阻率(常温)在IO12 IO13Q 之间，它可以认为是一种半导体，其导电机理在于玻璃中的一价碱金属离子的迁移而产生的微弱的离子导电。采用常规浮法玻璃制成的MRPC的粒子计数率小于lKHz/cm2。有些大型的物理实验(如德国GSI加速器 实验室的重粒子物理实验)要求MRPC能够达到20KHz/cm2的计数率，这样，普通玻璃是满足不了要求的。为了提高MRPC的粒子计数率，需要采用低电阻率的玻璃，玻璃的体电阻要低到IOltl IO11Q cm。普通玻璃是一种离子型半导体，而我们研制的低电阻率玻璃是一种电子导电型玻璃。其导电机理可以用小极化子跳越(small polaron hopping)来解释。当玻璃中含有的过渡金属氧化物时，两种或两种以上的价态金属离子共存，于是玻璃具有半导体行为，其结果玻璃的体积电阻率降低。本发明是基于Fe2O3的—O—^±1iV+—0—Fe2+的行为而研制的电子导电型玻璃。

发明内容
本发明是摒弃了经典的离子型导电玻璃制作方法而研制的一种低电阻率的电子型导电玻璃。本发明的特征在于。是一种硅酸盐型低电阻率玻璃，其组成成分及摩尔百分比含量为SiO2 48% -55%Fe2O3 10% -14%Na2O 15% -26%AL2O3 :3-8%CaO 0. 5% -5%B2O3 :0%—9%PbO 2% -7%其制备方法依次含有以下步骤步骤(I)，把熔化炉加热至1220°C _1250°C，把所述 Si02、Fe203、Na2O, AL2O3> CaO,B2O3> PbO按设定的配比均匀混和后加入所述融化炉，再升温至1400-1450°C，熔化4小时-4. 5小时，搅拌均匀后，使所述混和料呈熔融状态；步骤(2)，把步骤(I)得到的所述熔融状态的混和料浇铸到450°C -480°c的模具中，进入退火炉，在490°C退火，经冷加工后得到所需的硅酸盐型低电阻率玻璃。本发明的优点在于(I)本发明可以制备IO11Q. cm数量级的低电阻率玻璃。
(2)本发明制备的玻璃机械强度高，可加工性能好。(3)本发明的玻璃无毒、无害，无害于人体健康，利于环境保护。
具体实施例方式实例I-3。实例1-3组成配方及操作条件分别见表I和表2。实例1-3的产品性能见表3。表I组成配方
权利要求
1.一种低电阻率玻璃，其特征在于，其组成成分及摩尔百分比含量为 SiO2 48% -55% Fe2O3 10% -14% Na2O 15% -26% AL2O3 3% -8% CaO 0. 5% -5% B2O3 0% -9% PbO 2% -7%
2.如权利要求I所述的ー种低电阻率玻璃的制备方法，其特征在于，依次含有以下步骤 步骤(I)，把熔化炉加热至 12200C -1250°c，把所述 SiO2, Fe203、Na2O, AL2O3' CaO、B203、PbO按设定的配比均匀混和后加入所述融化炉，再升温至1400-1450°C，搅拌均匀后，使所述混和料呈熔融状态； 步骤(2)，把步骤(I)得到的所述熔融状态的混和料浇铸到450°C-480°C的模具中，进入退火炉，在490°C退火，经冷加工后得到所需的硅酸盐型玻璃。
全文摘要
一种低电阻率玻璃及其制备方法，属于特种玻璃技术，尤其涉及探测器玻璃技术领域。其特征在于，是一种以SiO2为主的硅酸盐型低电阻率玻璃，其余成分为Fe2O3、AL2O3，还有Na2O、CaO、B2O3、PbO。同时提出了相应的制备方法。在常温下，本发明是一种体电阻率在1011Ω·cm数量级的低电阻率玻璃。采用这种玻璃制成的MRPC探测器粒子计数率可以达到20KHz/cm2，广泛应用于一些大型物理实验中。
文档编号C03C3/105GK102674687SQ201110363200
公开日2012年9月19日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者吕文雄, 李元景, 王 义, 程建平, 赵宝福 申请人:北京亚康特种玻璃有限责任公司, 清华大学