《新型红外硫系玻璃制备关键技术及应用》

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该项目属于玻璃与无机非金属材料领域。硫系玻璃是一类以硫(S)、硒(Se)或碲(Te)元素为形成体的非氧化物光学材料,具有优良的透红外特性和较小的折射率温度系数,被视为新一代红外透镜材料,可广泛应用于民用和军用红外热成像仪领域。由于硫系玻璃需要在真空石英瓶中熔制,原料痕量杂质难以消除,玻璃易析晶,且因无法机械搅拌,光学均匀性和红外透过率难以保证,大口径玻璃制备尤为困难。由于缺乏核心制备关键技术,硫系玻璃在中国红外光学系统中的规模化应用受到极大限制。该项目历时多年,从锗锑硒等新型无砷环保型硫系玻璃的析晶和液相一固相转变机理、组份与光学带隙调控规律的深入研究着手,通过硫系玻璃连续共价键网络模型的建立和非均匀温度场下硫系熔体凝固特性的揭示,发明了大口径高质量硫系玻璃制备的关键技术和系列新型多波段硫系玻璃,在此基础上,发明了红外硫系玻璃的光学均匀性、应力和缺陷等检测技术。主要发明点如下:1.发明了硫系玻璃的原料整体蒸馏提纯和熔制为一体的制备技术,设计了双炉膛分区温控非对称摇摆熔制设备,解决了Φ140mm口径锗锑硒玻璃高光学均匀性制备难题,硫系玻璃在9μm的光学透过率(T≈68%)和不同批次折射率偏差(△n<5×10<'-4>)均优于国外一流商业公司同类产品水平。2.发明了多光谱(透过区域0.35-11μm)和透远红外(最远可透25μm)新型多波段硫系玻璃体系,解决了硫系玻璃短波和长波红外透过调控不兼容的难题,利用原料整体蒸馏提纯和熔制一体的制备技术,制备出可商用的系列新型多光谱和远红外碲基硫系玻璃,拓宽了硫系玻璃的红外应用领域。3.发明了硫系玻璃内部条纹和缺陷(气泡、裂纹等)的表征、应力和损耗测量的方法及其装置,参与制定了原兵器工业部行业标准《红外光学用硫系玻璃材料性能参数测定方法》(已通过专家评审,现处于形式审查状态)。4.利用上述关键技术发明,开发了系列大口径高质量锗锑硒等新型硫系玻璃及其光学镜头,并实现了规模化生产,成功应用于民用和军用市场。该项目获授权国家发明专利11项,授权国防专利9项,发表论文74篇,其中SCI收录62篇,参与制定行业标准1项。项目成果鉴定意见认为:“该项目发明了硫系玻璃全蒸馏提纯熔制工艺,解决了大口径硫系玻璃的技术难点,创立了硫系玻璃的缺陷、均匀性和损耗的检测系统,硫系玻璃及其光学系统创新性强,达到了国际先进水平”。项目获2012年度浙江省科学技术奖一等奖。该项目整体技术在云南北方驰宏光电公司进行了技术成果转化,建立了硫系玻璃及镜头的规模化生产线,并取得了显著的经济效益和社会效益。开发的100余款红外硫系镜头产品已供应于美国波音公司等在内的30余家单位,部分产品应用于我军重点武器型号样机上。近三年新增销售约1.56亿元,利润4186万元,税收642万元。该项目的成功实施,打破了国外对大口径硫系玻璃制备技术的封锁,大幅提高了中国红外镜头产业的创新能力和国际竞争力。

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