【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氧化物玻璃材料，具体涉及一种由三氧化二镧、三氧化二铝、二氧化钛、五氧化二铌、二氧化锆、五氧化二钽这六种氧化物按原子等摩尔比制成的高性能高熵氧化物玻璃及其制备方法和应用。
技术介绍
1、玻璃是一种非晶态物质，是典型的非晶固体，呈现出短程有序、长程无序的结构特点。玻璃的应用领域多种多样，玻璃的产品千变万化，目前种类繁多的玻璃制品绝大多数均含sio2、b2o3、p2o5等网络形成体，它们在玻璃中与其他组分共同形成配位多面体，成为玻璃网络的基本结构单元。通过对玻璃的组分和结构进行调控，现有含网络形成体玻璃的性能能够得到改善，但是，对于某些特定的性能，如超高折射率和力学性能，受sio2组元自身特性以及si-o多面体网络结构的制约，组分上其他组元的可掺杂浓度较低，结构上如配位数、堆积密度等的可调控空间有限，使得性能上难以进一步的提高。新型无网络形成体玻璃的出现填补了这一空缺，由于不含sio2、b2o3、p2o5等网络形成体，无网络形成玻璃与传统玻璃相比具有特殊的组成和结构，打破了传统含网络形成体玻璃在超高折射率、超高力学性能等性能上的局限。传统玻璃的性能优化往往集中在部分组元的替换和掺杂，体系中网络形成体的直接敲除是玻璃组成和结构调控上的一个大胆尝试，但仍然属于性能调控的一个常规方法，近年来，高熵材料的出现为玻璃性能的调控提供了一个全新的思路。
2、高熵材料是近年来备受瞩目的一种全新的材料体系，通常由五种或五种以上的组元以等摩尔或近等摩尔比组成。高熵材料的出现颠覆了传统材料设计中以单一组元为主的理念，组元数的增多极
3、高熵氧化物玻璃的研究目前处于起始阶段，是高熵非晶材料领域崭新的课题，现有研究主要集中在高熵无网络形成体玻璃。在合金和陶瓷领域，由于晶体特定格位对阳离子的要求较为宽泛，因此较为容易制备得到高熵样品。玻璃与合金或陶瓷的区别主要在于形成玻璃的不确定性，玻璃的非晶形成能力至今仍然是领域内的一个重大难题，在成分设计上的区别主要体现在“无章可循”。同体系玻璃仅仅只替换一个同周期或同主族的临近元素，往往就难以制备得到玻璃样品，因此，高熵晶体材料的组元等摩尔比原则对高熵玻璃而言具有相当大的难度。目前，满足组元等摩尔比原则的高熵氧化物玻璃，仅有齐西伟教授等人成功制备得到，他们在专利cn108821571b公开了一种等摩尔比五元高熵氧化物玻璃。
4、到目前为止，尚未有六元高熵氧化物玻璃的报道，尤其是满足组元等摩尔比原则的六元高熵氧化物玻璃。此外，三氧化二镧、三氧化二铝、二氧化钛、五氧化二铌、二氧化锆、五氧化二钽这六种氧化物不含任何网络形成体，通过传统方法很难使样品玻璃化，目前尚未检索到以该体系制备的等摩尔比高熵氧化物玻璃的相关报道。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，并且为了进一步拓展和丰富高熵氧化物玻璃这一研究领域，本专利技术提供了一种等摩尔比六元高熵氧化物玻璃及其制备方法和应用。
2、为达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、一种等摩尔比六元高熵氧化物玻璃，包括三氧化二镧(la2o3)、三氧化二铝(al2o3)、二氧化钛(tio2)、五氧化二铌(nb2o5)、二氧化锆(zro2)、五氧化二钽(ta2o5)这六种氧化物，其中la3+、al3+、ti4+、nb5+、zr4+、ta5+按照等摩尔比混合，即la3+离子1/6，al3+离子1/6，ti4+离子1/6，nb5+离子1/6，zr4+离子1/6，ta5+离子1/6。
4、一种等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)将三氧化二镧、三氧化二铝、二氧化钛、五氧化二铌、二氧化锆、五氧化二钽这六种氧化物粉末按照原子等摩尔比的化学计量比准确称量，加入无水乙醇在行星式球磨机上球磨8～10h直到粉末混合均匀；
6、(2)将球磨后的粉末充分烘干后过筛，筛网目数大于100目，过筛后的粉体放入马弗炉中预烧，预烧温度700～900℃，保温时间3～6h；
7、(3)将预烧后的原料混合物压制成玻璃原料块体，进行无容器熔化-凝固处理：将得到的玻璃原料块体稳定悬浮在空中，加热至熔融状态，随后经冷却得到玻璃试样；
8、(4)为了消除因温度差在玻璃内部产生的热应力，将无容器熔化-凝固处理后的玻璃试样放入退火炉中退火，最终得到所述等摩尔比六元高熵氧化物玻璃。
9、进一步的，步骤(2)中所述烘干温度为70～150℃，烘干时间为1～2h。
10、进一步的，步骤(3)所述压制成玻璃原料块体的压力为5～20mpa。
11、进一步的，步骤(3)所述悬浮的方法为气动悬浮，悬浮采用的气体为氧气。
12、进一步的，步骤(3)所述加热的方法为co2激光器加热。
13、进一步的，步骤(3)所述熔融状态的熔体温度为2000～3300℃。
14、进一步的，步骤(3)所述冷却的降温速率为180～300k/s。
15、进一步的，步骤(4)所述退火处理的温度为400～700℃，退火时间为1～5h，然后关闭电源随炉冷却至室温。
16、一种等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的应用，所述应用包括将等摩尔比六元高熵氧化物玻璃用于制造ar/vr眼镜、电子产品盖板、精密仪器、触摸式面板、光学透镜或智能设备等。
17、与现有技术方案相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
18、(1)本专利技术首次公开及制备了等摩尔比六元高熵氧化物玻璃，突破了目前高熵氧化物玻璃组元数最多到五组元的限制，极大地拓宽和丰富了高熵氧化物玻璃这一领域的研究。
19、(2)本专利技术制备的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃综合性能优异，具有超高的折射率和优异的光学及力学性能，应用窗口极为宽广，波长587.6nm处折射率高达2.21，在400nm～800nm可见光的最大透过率可达79％，硬度高达10.74gpa，杨氏模量高达162.5gpa，综合性能优于目前文献所报道的其它高熵氧化物玻璃体系。
20、(3)本专利技术所述等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法具有操作方便、实用性强和便于推广应用的特点，其中无容器熔化-凝固处理可以避免熔体与容器壁的接触，抑制异质形核，使熔体获得深过冷度，避免了采用高温固相法容易析晶的问题，利于玻璃的形成。
21、(4)本专利技术所述等摩尔比六元高熵氧化物玻璃在多个领域有着巨大的应用潜力，包括ar/vr眼镜、电子产品盖板、精密仪器、触摸式面板、光学透镜和智能设备等。
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1.一种等摩尔比六元高熵氧化物玻璃，其特征在于，所述等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的组分为三氧化二镧、三氧化二铝、二氧化钛、五氧化二铌、二氧化锆、五氧化二钽这六种氧化物，其中La3+、Al3+、Ti4+、Nb5+、Zr4+、Ta5+按照等摩尔比混合，即La3+离子1/6，Al3+离子1/6，Ti4+离子1/6，Nb5+离子1/6，Zr4+离子1/6，Ta5+离子1/6。
2.一种等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，烘干温度为70～150℃，烘干时间为1～2h。
4.根据权利要求2所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述压制成玻璃原料块体的压力为5～20MPa。
5.根据权利要求2所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，所述无容器熔化-凝固处理具体为：
6.根据权利要求5所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，所述悬浮的方法为气动悬浮，悬浮采用的
7.根据权利要求5所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，所述加热的方法为CO2激光器加热。
8.根据权利要求5所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，加热至熔融状态的熔体温度为2000～3300℃；所述冷却的降温速率为180～300K/s。
9.根据权利要求2所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述退火处理的温度为400～700℃，退火时间为1～5h，然后关闭电源随炉冷却至室温。
10.一种权利要求1所述等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的应用，其特征在于，所述应用包括将所述等摩尔比六元高熵氧化物玻璃用于制造AR/VR眼镜、电子产品盖板、精密仪器、触摸式面板、光学透镜或智能设备。
...【技术特征摘要】
1.一种等摩尔比六元高熵氧化物玻璃，其特征在于，所述等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的组分为三氧化二镧、三氧化二铝、二氧化钛、五氧化二铌、二氧化锆、五氧化二钽这六种氧化物，其中la3+、al3+、ti4+、nb5+、zr4+、ta5+按照等摩尔比混合，即la3+离子1/6，al3+离子1/6，ti4+离子1/6，nb5+离子1/6，zr4+离子1/6，ta5+离子1/6。
2.一种等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，烘干温度为70～150℃，烘干时间为1～2h。
4.根据权利要求2所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述压制成玻璃原料块体的压力为5～20mpa。
5.根据权利要求2所述的等摩尔比六元高熵氧化物玻璃的制备方法，其特征在于，所述无容器熔...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建强，马志彪，付杰，柏凌寒，徐文龙，樊如玉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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