含稀土的新型玻璃开发成功
3784
2003-10-20
美国的研究人员已开发出一类能使小型激光及光学仪器发挥更高能量的、比其他光学玻璃和晶体(如蓝宝石)更便宜的新型玻璃。这种被称为“REAITM”玻璃(含稀土)的材料使原子更集中和稳定,从而改善激光作用,并扩大单激光束的波长范围。
在美国国家科学基金会(NSF)的支持下,位于伊利诺斯州西北大学Evanston研究公园的Containerless研究有限公司(CRI)最近开发出REAITM玻璃的生产方法。NSF现正支持该公司开发应用于电子激光、手术激光、光学通信装置、红外线材料和能探测爆炸物及毒素的感应器的玻璃材料。
NSF官员Winslow Sargeant在参观CRI获得的“小型企业创新研究奖”时说:“当只有少数公司或投资商正准备投资时,NSF快人一步。受其创新性的吸引,我们才支持REAI玻璃的研究。这是一个拥有先进科技的公司,所以我们提供了启动资金开发这项技术。现在,该技术的可行性使我们相信全面投产指日可待。”
CRI最初由NASA资助开发玻璃产品。当时研究使用的是无容器处理技术,包括一种专门的研究设备--位于阿拉巴马州Huntsville的NASA马歇尔太空飞行中心的静电悬浮器。有了该设备,研究人员利用静电使物质悬浮空中,再将其加热至极高温度。在此过程中,物质完全被保护,免于与周围的容器或其他污染物接触。
CRI该项目调查负责人Richard Weber指出:“在开发REAI玻璃过程中,研究关于‘易碎’液体的性质及成分时发现,当温度降低,对温度高度敏感和具有粘度(或非流动)的物质迅速发生变化。”
同大多数玻璃一样,REAITM玻璃由一种过度冷却的液体制成。该方法是使液体冷却,迅速程度达到能阻止其中的原子有机化及形成晶体结构。较低温度时,如室温,原子被“固定”在这种混沌的玻璃状态。制作REAITM玻璃的过程中,还使用了一种能用同一方法混合稀土元素的装置。这便让REAI玻璃尤其受到激光应用的亲睐。
在CRI科学家进行了数年易碎液体的基础研究后,NSF提供资金开发专利玻璃产品,同时开发既能满足商业需求数量、成本又比悬浮熔化低得多的玻璃产品的所有生产程序。利用高温熔化和成形技术,CRI将REAI玻璃制成10毫米厚的棒及板,建立起一个便宜的、大规模生产玻璃棒及板的基地。
Weber补充说,REAITM玻璃产品是一类新型光学材料。CRI已经开始接洽提出激光、红外线窗及其他光学应用要求的公司,并提供已完成产品或正申请该产品的使用许可。
NSF的Sargeant说:“REAITM玻璃技术将许多竞争材料的性质合而为一。有了这种玻璃,高能量实现集中,研究人员便能设计出体积更小的激光设备,并制造出应用于电信市场“光纤到户”(FFTH)的小型宽带装置。”
由于能将许多稀土元素结合其中,CRI制造出的玻璃便具有了特殊功能,比如调整一束激光的波长。在用激光进行牙科治疗及手术,以及皮肤成形或烧灼的外科手术中,这种调整波长的能力具有重要意义。
空军科学研究部支持CRI关于该玻璃应用的研究,其中包括用于红外线波导和鉴别化学成分的传感器的材料。CRI正继续进行易碎氧化物液体的基础研究。他们认为该项目对生成新材料并最终开发光学装置有深远意义。