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含稀土的新型玻璃開發(fā)成功


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標簽稀土
  美國的研究人員已開發(fā)出一類能使小型激光及光學(xué)儀器發(fā)揮更高能量的、比其他光學(xué)玻璃和晶體(如藍寶石)更便宜的新型玻璃。這種被稱為“REAITM”玻璃(含稀土)的材料使原子更集中和穩(wěn)定,從而改善激光作用,并擴大單激光束的波長范圍。

  在美國國家科學(xué)基金會(NSF)的支持下,位于伊利諾斯州西北大學(xué)Evanston研究公園的Containerless研究有限公司(CRI)最近開發(fā)出REAITM玻璃的生產(chǎn)方法。NSF現(xiàn)正支持該公司開發(fā)應(yīng)用于電子激光、手術(shù)激光、光學(xué)通信裝置、紅外線材料和能探測爆炸物及毒素的感應(yīng)器的玻璃材料。

  NSF官員Winslow Sargeant在參觀CRI獲得的“小型企業(yè)創(chuàng)新研究獎”時說:“當只有少數(shù)公司或投資商正準備投資時,NSF快人一步。受其創(chuàng)新性的吸引,我們才支持REAI玻璃的研究。這是一個擁有先進科技的公司,所以我們提供了啟動資金開發(fā)這項技術(shù),F(xiàn)在,該技術(shù)的可行性使我們相信全面投產(chǎn)指日可待!

  CRI最初由NASA資助開發(fā)玻璃產(chǎn)品。當時研究使用的是無容器處理技術(shù),包括一種專門的研究設(shè)備--位于阿拉巴馬州Huntsville的NASA馬歇爾太空飛行中心的靜電懸浮器。有了該設(shè)備,研究人員利用靜電使物質(zhì)懸浮空中,再將其加熱至極高溫度。在此過程中,物質(zhì)完全被保護,免于與周圍的容器或其他污染物接觸。

  CRI該項目調(diào)查負責人Richard Weber指出:“在開發(fā)REAI玻璃過程中,研究關(guān)于‘易碎’液體的性質(zhì)及成分時發(fā)現(xiàn),當溫度降低,對溫度高度敏感和具有粘度(或非流動)的物質(zhì)迅速發(fā)生變化!

  同大多數(shù)玻璃一樣,REAITM玻璃由一種過度冷卻的液體制成。該方法是使液體冷卻,迅速程度達到能阻止其中的原子有機化及形成晶體結(jié)構(gòu)。較低溫度時,如室溫,原子被“固定”在這種混沌的玻璃狀態(tài)。制作REAITM玻璃的過程中,還使用了一種能用同一方法混合稀土元素的裝置。這便讓REAI玻璃尤其受到激光應(yīng)用的親睞。

  在CRI科學(xué)家進行了數(shù)年易碎液體的基礎(chǔ)研究后,NSF提供資金開發(fā)專利玻璃產(chǎn)品,同時開發(fā)既能滿足商業(yè)需求數(shù)量、成本又比懸浮熔化低得多的玻璃產(chǎn)品的所有生產(chǎn)程序。利用高溫熔化和成形技術(shù),CRI將REAI玻璃制成10毫米厚的棒及板,建立起一個便宜的、大規(guī)模生產(chǎn)玻璃棒及板的基地。

  Weber補充說,REAITM玻璃產(chǎn)品是一類新型光學(xué)材料。CRI已經(jīng)開始接洽提出激光、紅外線窗及其他光學(xué)應(yīng)用要求的公司,并提供已完成產(chǎn)品或正申請該產(chǎn)品的使用許可。

  NSF的Sargeant說:“REAITM玻璃技術(shù)將許多競爭材料的性質(zhì)合而為一。有了這種玻璃,高能量實現(xiàn)集中,研究人員便能設(shè)計出體積更小的激光設(shè)備,并制造出應(yīng)用于電信市場“光纖到戶”(FFTH)的小型寬帶裝置。”

  由于能將許多稀土元素結(jié)合其中,CRI制造出的玻璃便具有了特殊功能,比如調(diào)整一束激光的波長。在用激光進行牙科治療及手術(shù),以及皮膚成形或燒灼的外科手術(shù)中,這種調(diào)整波長的能力具有重要意義。

  空軍科學(xué)研究部支持CRI關(guān)于該玻璃應(yīng)用的研究,其中包括用于紅外線波導(dǎo)和鑒別化學(xué)成分的傳感器的材料。CRI正繼續(xù)進行易碎氧化物液體的基礎(chǔ)研究。他們認為該項目對生成新材料并最終開發(fā)光學(xué)裝置有深遠意義。
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