具有高折射率和低密度的磷酸盐玻璃的制作方法

本公开内容大体上涉及具有高折射率和低密度的磷酸盐玻璃。

背景技术：

1、玻璃被用于各种光学装置，其例子包括：增强现实装置、虚拟现实装置、混合现实装置、眼镜等。这种类型的玻璃所需要的性质通常包括高折射率和低密度。其他需要的性质可能包括电磁光谱的可见光与近紫外(近uv)范围内的高透射率和/或低光学色散。需求具有所需的这些性质的组合并且可以从具有良好的玻璃成形能力的组合物形成的玻璃会是具有挑战性的。例如，通常来说，随着玻璃的折射率增加，密度也倾向于增加。通常添加诸如tio2和nb2o5之类的物质从而在没有增加玻璃的密度的情况下增加玻璃的折射率。然而，这些材料通常吸收蓝光和uv光，这会不合乎希望地降低玻璃在这个光谱区域中的光透射率。通常来说，尝试增加玻璃的折射率的同时维持低密度并且没有降低光谱的蓝色和uv区域中的透射率会导致材料的玻璃成形能力下降。例如，在以工业通常可接受的冷却速率使得玻璃熔体发生冷却过程中，会发生结晶和/或液-液相分离。典型地来说，随着某些物质(例如，zro2、y2o3、sc2o3、beo等)的量的增加，玻璃成形能力看上去下降。

2、基于所采用的玻璃成形剂，低密度高折射率玻璃通常属于以下两种类型的化学体系中的一种：(a)硅硼酸盐或硼硅酸盐玻璃，其中，sio2和/或b2o3被用作主要的玻璃成形剂，以及(b)磷酸盐玻璃，其中，p2o5被用作主要的玻璃成形剂。由于成本、玻璃成形能力、光学性质和/或生产要求，依赖于其他氧化物作为主要玻璃成形剂的玻璃(geo2、teo2、bi2o3和v2o5)的使用会是具有挑战性的。

3、磷酸盐玻璃可以表征为高折射率和低密度，然而，由于p2o5从熔体的挥发和/或与铂不兼容的风险，磷酸盐玻璃的生产会是具有挑战性的。此外，磷酸盐玻璃通常是高度有色的，并且可能需要额外的漂白步骤来提供具有所需透射特性的玻璃。除此之外，展现出高折射率的磷酸盐玻璃还倾向于具有增加的光学色散，这对于一些应用是不可用的。

4、基于这些考虑，存在对于这样的磷酸盐玻璃的需求，其具有高折射率和低密度，任选地结合了可见光和近uv范围内的高透射率和/或其是由提供了良好的玻璃成形能力的组合物制造的。

技术实现思路

1、根据本公开内容实施方式，公开了包含多个组分的玻璃，玻璃具有如下组分的组成，包含：大于或等于10.0摩尔％且小于或等于40.0摩尔％p2o5，大于或等于1.0摩尔％且小于或等于40.0摩尔％tio2，大于或等于0.5摩尔％且小于或等于35.0摩尔％k2o，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于50.0摩尔％nb2o5，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于15.0摩尔％mgo，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于10.0摩尔％al2o3，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于1.0摩尔％v2o5，大于或等于0.5摩尔％且小于或等于35.0摩尔％的cao+sro之和，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于20.0摩尔％的teo2+sno2+sno之和，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于15.0摩尔％的sio2+geo2之和，以及可以任选地含有选自下组的一种或多种组分：大于或等于bao、na2o、li2o、wo3、bi2o3、b2o3、zno、zro2、pbo、tl2o、ag2o、cdo、cs2o、ga2o3、la2o3、moo3和ta2o5，玻璃满足如下条件:pn-(1.83+0.04*pd)>0.00，式中，pn是折射率参数，其根据如下方程式(i)由以摩尔％计组分的玻璃组成计算得到：

2、pn＝-0.0043794*p2o5+0.0072428*nb2o5+0.0037304*tio2-0.00039553*bao-0.0032012*k2o-0.00060689*cao-0.0024218*na2o-0.0014988*li2o+0.0028587*wo3+0.0083295*bi2o3-0.0031637*b2o3-0.0030702*sio2-0.00030248*zno+0.0020025*zro2-0.0018173*mgo-0.0032886*al2o3+0.0024221*teo2+0.0038137*pbo-0.0016392*geo2+0.0063024*tl2o+0.0048765*ag2o+1.81451，    (i)

3、pd是密度参数，其根据如下方程式(ii)由以摩尔％计组分的玻璃组成计算得到：

4、pd[g/cm3]＝3.98457-0.015773*al2o3-0.014501*b2o3+0.019328*bao+0.060758*bi2o3-0.0012685*cao+0.023111*cdo+0.0053184*cs2o+0.011488*ga2o3-0.0015416*geo2-0.013342*k2o+0.058319*la2o3-0.007918*li2o-0.0021423*mgo-0.0024413*moo3-0.0082226*na2o+0.0084961*nb2o5-0.020501*p2o5+0.038898*pbo-0.012720*sio2+0.013948*sro+0.047924*ta2o5+0.011248*teo2-0.0092491*v2o5+0.028913*wo3+0.0074702*zno+0.0096721*zro2，    (ii)

5、式中，符号“*”表示乘号。

6、根据本公开内容另一个实施方式，公开了包含多个组分的玻璃，玻璃具有如下组分的组成，包含：大于或等于17.0摩尔％且小于或等于27.0摩尔％p2o5，大于或等于1.0摩尔％且小于或等于50.0摩尔％nb2o5，大于或等于1.0摩尔％且小于或等于40.0摩尔％tio2，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于35.0摩尔％k2o，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于35.0摩尔％cao，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于15.0摩尔％mgo，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于15.0摩尔％bi2o3，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于10.0摩尔％al2o3，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于1.0摩尔％v2o5，大于或等于0.0摩尔％li2o，大于或等于5.0摩尔％ro，大于或等于5.0摩尔％alk2o，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于15.0摩尔％的sio2+geo2之和，大于或等于0.0摩尔％且小于或等于10.0摩尔％的teo2+sno2+sno之和，以及可以任选地含有选自下组的一种或多种组分：大于或等于bao、na2o、wo3、b2o3、zno、zro2、pbo、cdo、cs2o3、sro、tl2o、ag2o、ga2o3、la2o3、moo3和ta2o5，玻璃满足如下条件：pn-(1.83+0.04*pd)-(-0.06+0.0013*(tio2+nb2o5))>0.00，式中，pn是折射率参数，其根据如下方程式(i)由以摩尔％计组分的玻璃组成计算得到：

7、pn＝-0.0043794*p2o5+0.0072428*nb2o5+0.0037304*tio2-0.00039553*bao-0.0032012*k2o-0.00060689*cao-0.0024218*na2o-0.0014988*li2o+0.0028587*wo3+0.0083295*bi2o3-0.0031637*b2o3-0.0030702*sio2-0.00030248*zno+0.0020025*zro2-0.0018173*mgo-0.0032886*al2o3+0.0024221*teo2+0.0038137*pbo-0.0016392*geo2+0.0063024*tl2o+0.0048765*ag2o+1.81451，    (i)

8、pd是密度参数，其根据如下方程式(ii)由以摩尔％计组分的玻璃组成计算得到：

9、pd[g/cm3]＝3.98457-0.015773*al2o3-0.014501*b2o3+0.019328*bao+0.060758*bi2o3-0.0012685*cao+0.023111*cdo+0.0053184*cs2o+0.011488*ga2o3-0.0015416*geo2-0.013342*k2o+0.058319*la2o3-0.007918*li2o-0.0021423*mgo-0.0024413*moo3-0.0082226*na2o+0.0084961*nb2o5-0.020501*p2o5+0.038898*pbo-0.012720*sio2+0.013948*sro+0.047924*ta2o5+0.011248*teo2-0.0092491*v2o5+0.028913*wo3+0.0074702*zno+0.0096721*zro2，    (ii)

10、式中，ro是二价金属氧化物的总和，alk2o是碱金属氧化物的总和，以及符号“*”表示乘号。

11、本领域技术人员通过研究以下说明书、权利要求书和附图会理解和体会本公开内容的这些和其它方面、目的和特征。