米乐m6官方网站[会长：中钵良二]（以下简称“AIST”）无机功能材料研究部[研究部部长Masanobu Awano]高性能玻璃研究小组首席研究员Hirokazu Masai正在与石冢玻璃株式会社[代表董事：Hisatsugu Ishizuka]（以下简称“石冢玻璃”）合作开展一个由内阁府推动并由新能源和产业技术综合开发机构[主席古川和夫]管理的项目（以下简称“NEDO”）液相法9119_9158低熔点玻璃
该技术是将玻璃前体液（玻璃化前的液态原料混合物）加热，在500℃左右使其熔融，注入模具中的玻璃制造技术。由此产生的玻璃有望应用于各种光学材料，例如LED透镜和透明封装剂。
使用该技术创建的样品计划于 2018 年 2 月 14 日至 16 日在东京国际展示场（东京江东区）举行的 nano tech 2018（第 17 届国际纳米技术展览和技术会议）上展出。
 |
| 新开发的玻璃制造技术概念图 |
石英玻璃为代表的普通玻璃，具有优异的耐热性、耐光性、透光性，用于光纤、光学透镜等多种光学材料，是我们日常生活中必不可少的基材。然而，由于玻璃的熔化和成型需要高温，一般用户很难自由成型。另一方面，虽然有机聚合物（树脂）在耐热性、耐光性和透光性方面不如玻璃，但它们可以在较低的成型温度下成型并且价格便宜，因此它们利用这些特性被用作LED的密封剂和光学材料（例如透镜）。如果我们能够开发出具有低熔化和成型温度的玻璃，我们就可以期望利用玻璃的特性并提高光学器件的耐用性和性能。例如，近年来，LED器件变得更加明亮且波长更短，树脂透镜和封装树脂的劣化已成为主要问题，但希望可以通过用无色透明玻璃代替它们来解决这一问题。因此，需要一种能够在类似于树脂的低温下将玻璃从液相合成到成型的加工技术。
AIST 和石冢玻璃自 2014 财年起就“开发玻璃部件的先进加工技术”展开合作，这是内阁府推动的战略创新创造计划 (SIP)/创新设计和生产技术（由 NEDO 管理）的研究主题之一。我们一直在开发可在℃左右熔化的玻璃及其合成工艺。石冢硝子在第二届高功能陶瓷展览会（2017 年 4 月）上公布了开发的基本工艺。此次，我们进一步将该方法的开发推向实际应用，致力于提高玻璃的耐水性等物理性能。
在低温下制造玻璃的一种方法是在液相中使金属醇盐发生反应溶胶凝胶法众所周知，但通过反应得到的凝胶不能直接用作光学材料，需要进一步在1000℃左右的温度下进行烘烤才能得到致密的玻璃。
在新开发的技术中，首先，如图1所示，使用室温下为流体的磷酸和各种金属化合物来制备玻璃前驱体液体以控制物理性能。当加热该前体液时，得到在500℃左右表现出流动性的玻璃熔融液，通过将其注入到模具中并冷却，得到玻璃。玻璃的折射率等物理特性可以通过在前体液体中添加添加剂来调节。
此外，通过研究和改进成分和工艺，我们成功开发了具有低熔点、耐水性、耐光性和耐热性的玻璃。新开发的玻璃虽然是不含有机物质的材料，但在低温下会软化（玻璃化转变温度：大约。 235℃,屈服点：大约。 260℃），可低温成型。
|
|
| 图1 新开发的玻璃制造技术的概念图 |
一般来说，以磷酸为主要成分的玻璃（磷酸盐玻璃）的耐水性较差，但通过改进新开发的磷酸盐玻璃的成分，其耐水性已足以满足实际应用。图 2 显示了成分改性前后玻璃的照片，以及在 50°C 水中浸泡 4 小时后的照片。虽然组成改进之前的玻璃表面与水反应并变得不透明，但组成改进之后的玻璃表现出与浸没之前几乎相同的透射特性。
 |
| 图2 成分改良前的低熔点玻璃与本次开发的成分改良玻璃的耐水性比较（石冢硝子提供） |
如图3所示，新开发的玻璃在633 nm波长下的折射率约为165，而硅树脂、环氧树脂和聚碳酸酯等树脂，BK7 玻璃是啊钠钙玻璃该折射率与工业上使用的半导体元件的折射率的差较小，因此如果用于发光元件，则可期待有利于光取出。
 |
| 图3 与传统光学玻璃和树脂在波长633 nm处的折射率比较 |
与树脂相比，玻璃的优点包括更高的耐光性和耐热性。作为加速测试，图4显示了新开发的玻璃和典型树脂聚碳酸酯(PC)的透光率，(1)用波长为365 nm的紫外线照射700小时后，(2)在200°C下加热1000小时后。新开发的玻璃在两次测试后透射率均没有变化，而PC的透射率明显下降。
 |
| 图 4 新开发的玻璃和聚碳酸酯 (PC) 在紫外线 (UV) 和加速耐热测试后的透光率（上）和外观照片（下）（由石冢玻璃提供） |
未来，随着LED光源变得更加明亮，预计其组件将需要耐热性。新开发的玻璃可在低温下成型，兼具耐热性和耐光性，因此有望用作LED的透镜和封装剂。此外，由于它可以在低温下生产和加工，因此可以被广泛的只有低温熔化设备的用户使用，并且可以使用各种模具相对容易地生产各种形状的玻璃（图5）。
可以说，这扩大了未来使用具有优异耐光性和耐热性的玻璃的可能性，甚至在目前使用工程塑料的领域也是如此。
 |
| 图5 新开发的玻璃在500℃下形成的照片（由石冢玻璃提供） |
为了将新开发的低熔点玻璃投入实际应用，我们将继续进行研究，例如基于结构分析和针对应用的材料设计来优化反应过程。
石冢玻璃也在考虑光学应用，例如透镜和密封剂，但计划考虑光学应用之外的广泛应用。