CN116806210A - 具有高折射率和低密度的磷酸盐玻璃 - Google Patents
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Abstract
玻璃组合物包含氧化铌(Nb2O5)、氧化磷(P2O5)和氧化钛(TiO2)作为必要成分,并且可以任选地包含氧化钙(CaO)、氧化钾(K2O)、氧化钡(BaO)、氧化钠(Na2O)、氧化锂(Li2O)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)以及其他组分。玻璃可以表征为在具有相当的室温低密度的情况下具有587.56nm处的高折射率。
Description
本申请根据35 U.S.C.§119,要求2021年1月22日提交的美国临时申请系列第63/140,419号的优先权权益,本文以其内容作为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
本公开内容大体上涉及具有高折射率和低密度的磷酸盐玻璃。
背景技术
玻璃被用于各种光学装置,其例子包括:增强现实装置、虚拟现实装置、混合现实装置、眼镜等。这种类型的玻璃所需要的性质通常包括高折射率和低密度。其他需要的性质可能包括电磁光谱的可见光与近紫外(近UV)范围内的高透射率和/或低光学色散。需求具有所需的这些性质的组合并且可以从具有良好的玻璃成形能力的组合物形成的玻璃会是具有挑战性的。例如,通常来说,随着玻璃的折射率增加,密度也倾向于增加。通常添加诸如TiO2和Nb2O5之类的物质从而在没有增加玻璃的密度的情况下增加玻璃的折射率。然而,这些材料通常吸收蓝光和UV光,这会不合乎希望地降低玻璃在这个光谱区域中的光透射率。通常来说,尝试增加玻璃的折射率的同时维持低密度并且没有降低光谱的蓝色和UV区域中的透射率会导致材料的玻璃成形能力下降。例如,在以工业通常可接受的冷却速率使得玻璃熔体发生冷却过程中,会发生结晶和/或液-液相分离。典型地来说,随着某些物质(例如,ZrO2、Y2O3、Sc2O3、BeO等)的量的增加,玻璃成形能力看上去下降。
基于所采用的玻璃成形剂,低密度高折射率玻璃通常属于以下两种类型的化学体系中的一种:(a)硅硼酸盐或硼硅酸盐玻璃,其中,SiO2和/或B2O3被用作主要的玻璃成形剂,以及(b)磷酸盐玻璃,其中,P2O5被用作主要的玻璃成形剂。由于成本、玻璃成形能力、光学性质和/或生产要求,依赖于其他氧化物作为主要玻璃成形剂的玻璃(GeO2、TeO2、Bi2O3和V2O5)的使用会是具有挑战性的。
磷酸盐玻璃可以表征为高折射率和低密度,然而,由于P2O5从熔体的挥发和/或与铂不兼容的风险,磷酸盐玻璃的生产会是具有挑战性的。此外,磷酸盐玻璃通常是高度有色的,并且可能需要额外的漂白步骤来提供具有所需透射特性的玻璃。除此之外,展现出高折射率的磷酸盐玻璃还倾向于具有增加的光学色散,这对于一些应用是不可用的。
基于这些考虑,存在对于这样的磷酸盐玻璃的需求,其具有高折射率和低密度,任选地结合了可见光和近UV范围内的高透射率和/或其是由提供了良好的玻璃成形能力的组合物制造的。
发明内容
根据本公开内容实施方式,公开了包含多个组分的玻璃,玻璃具有如下组分的组成,包含:大于或等于10.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%P2O5,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%TiO2,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于35.0摩尔%K2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Al2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%V2O5,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于35.0摩尔%的CaO+SrO之和,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%的TeO2+SnO2+SnO之和,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%的SiO2+GeO2之和,以及可以任选地含有选自下组的一种或多种组分:大于或等于BaO、Na2O、Li2O、WO3、Bi2O3、B2O3、ZnO、ZrO2、PbO、Tl2O、Ag2O、CdO、Cs2O、Ga2O3、La2O3、MoO3和Ta2O5,玻璃满足如下条件:Pn-(1.83+0.04*Pd)>0.00,式中,Pn是折射率参数,其根据如下方程式(I)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pn=-0.0043794*P2O5+0.0072428*Nb2O5+0.0037304*TiO2-0.00039553*BaO-0.0032012*K2O-0.00060689*CaO-0.0024218*Na2O-0.0014988*Li2O+0.0028587*WO3+0.0083295*Bi2O3-0.0031637*B2O3-0.0030702*SiO2-0.00030248*ZnO+0.0020025*ZrO2-0.0018173*MgO-0.0032886*Al2O3+0.0024221*TeO2+0.0038137*PbO-0.0016392*GeO2+0.0063024*Tl2O+0.0048765*Ag2O+1.81451, (I)
Pd是密度参数,其根据如下方程式(II)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pd[g/cm3]=3.98457-0.015773*Al2O3-0.014501*B2O3+0.019328*BaO+0.060758*Bi2O3-0.0012685*CaO+0.023111*CdO+0.0053184*Cs2O+0.011488*Ga2O3-0.0015416*GeO2-0.013342*K2O+0.058319*La2O3-0.007918*Li2O-0.0021423*MgO-0.0024413*MoO3-0.0082226*Na2O+0.0084961*Nb2O5-0.020501*P2O5+0.038898*PbO-0.012720*SiO2+0.013948*SrO+0.047924*Ta2O5+0.011248*TeO2-0.0092491*V2O5+0.028913*WO3+0.0074702*ZnO+0.0096721*ZrO2, (II)
式中,符号“*”表示乘号。
根据本公开内容另一个实施方式,公开了包含多个组分的玻璃,玻璃具有如下组分的组成,包含:大于或等于17.0摩尔%且小于或等于27.0摩尔%P2O5,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%TiO2,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%K2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%Bi2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Al2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%V2O5,大于或等于0.0摩尔%Li2O,大于或等于5.0摩尔%RO,大于或等于5.0摩尔%Alk2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%的SiO2+GeO2之和,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%的TeO2+SnO2+SnO之和,以及可以任选地含有选自下组的一种或多种组分:大于或等于BaO、Na2O、WO3、B2O3、ZnO、ZrO2、PbO、CdO、Cs2O3、SrO、Tl2O、Ag2O、Ga2O3、La2O3、MoO3和Ta2O5,玻璃满足如下条件:Pn-(1.83+0.04*Pd)-(-0.06+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00,式中,Pn是折射率参数,其根据如下方程式(I)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pn=-0.0043794*P2O5+0.0072428*Nb2O5+0.0037304*TiO2-0.00039553*BaO-0.0032012*K2O-0.00060689*CaO-0.0024218*Na2O-0.0014988*Li2O+0.0028587*WO3+0.0083295*Bi2O3-0.0031637*B2O3-0.0030702*SiO2-0.00030248*ZnO+0.0020025*ZrO2-0.0018173*MgO-0.0032886*Al2O3+0.0024221*TeO2+0.0038137*PbO-0.0016392*GeO2+0.0063024*Tl2O+0.0048765*Ag2O+1.81451, (I)
Pd是密度参数,其根据如下方程式(II)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pd[g/cm3]=3.98457-0.015773*Al2O3-0.014501*B2O3+0.019328*BaO+0.060758*Bi2O3-0.0012685*CaO+0.023111*CdO+0.0053184*Cs2O+0.011488*Ga2O3-0.0015416*GeO2-0.013342*K2O+0.058319*La2O3-0.007918*Li2O-0.0021423*MgO-0.0024413*MoO3-0.0082226*Na2O+0.0084961*Nb2O5-0.020501*P2O5+0.038898*PbO-0.012720*SiO2+0.013948*SrO+0.047924*Ta2O5+0.011248*TeO2-0.0092491*V2O5+0.028913*WO3+0.0074702*ZnO+0.0096721*ZrO2, (II)
式中,RO是二价金属氧化物的总和,Alk2O是碱金属氧化物的总和,以及符号“*”表示乘号。
本领域技术人员通过研究以下说明书、权利要求书和附图会理解和体会本公开内容的这些和其它方面、目的和特征。
附图说明
图1显示一些比较例玻璃以及根据本公开内容实施方式的一些示例性玻璃的折射率nd与通过方程式(I)计算的折射率参数Pn之间的关系图。
图2显示一些比较例玻璃以及根据本公开内容实施方式的一些示例性玻璃的室温时的密度dRT与通过方程式(II)计算的密度参数Pd之间的关系图。
图3是一些比较例玻璃的热膨胀系数的组成依赖性。
图4显示一些比较例玻璃以及根据本公开内容实施方式的一些示例性玻璃的密度参数Pd与折射率参数Pn之间的关系图。
图5显示一些比较例玻璃以及根据本公开内容实施方式的一些示例性玻璃的室温时的密度dRT与折射率参数nd之间的关系图。
图6显示一些比较例玻璃以及根据本公开内容实施方式的一些示例性玻璃的TiO2+Nb2O5之和与Pn-(1.83+0.04*Pd)之间的关系图。
图7显示一些比较例玻璃以及根据本公开内容实施方式的一些示例性玻璃的TiO2+Nb2O5之和与nd-(1.83+0.04*dRT)之间的关系图。
具体实施方式
在以下的详述中,为了说明而非限制,给出了说明具体细节的示例性实施方式,以提供对本公开的各个原理的充分理解。然而,对于本领域普通技术人员显而易见的是,在从本说明书获益后,可以以不同于本文详述的其它实施方式实施本公开。此外,可能省略了对于众所周知的器件、方法和材料的描述,以免混淆本发明的各个原理的描述。最后,在任何适用的情况下,相同的附图标记表示相同的元件。
除非另有表述,否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此,当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序,都不旨在暗示该任意特定顺序。这样同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据,包括但不限于:关于设置步骤或操作流程的逻辑;由语法结构或标点获得的一般含义;说明书所述的实施方式的数量或种类。
如本文所用,术语“和/或”当用于列举两个或更多个项目时,表示所列项目中的任意一个可以单独采用,或者可以采用所列项目中的两个或更多个的任意组合。例如,如果描述组合物含有组分A、B和/或C,则组合物可只含有A;只含有B;只含有C;含有A和B的组合;含有A和C的组合;含有B和C的组合;或含有A、B和C的组合。
本领域技术人员以及利用和使用本公开内容的人会进行本公开内容的改进。因此,要理解的是,附图所示和上文所述的实施方式仅仅是示意性目的而不是旨在限制本公开内容的范围,本公开内容的范围由所附权利要求书所限定,根据专利法的原理解读为包括等同原则。
如本文所用,术语“约”表示量、尺寸、制剂、参数和其他变量和特性不是也不需要是确切的,而是可以按照需要是近似的和/或更大或更小的,反映了容差、转换因子、舍入和测量误差等,以及本领域技术人员已知的其他因素。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时,应理解本公开内容包括所参考的具体值或者端点。无论本说明书的数值或者范围的端点有没有陈述“约”,该数值或者范围的端点旨在包括两种实施方式:一种用“约”修饰,一种没有用“约”修饰。还会理解的是,每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时,都是有意义的。
术语由“......形成”可以表示以下一种或多种情况:包括,基本由...构成,或者由...构成。例如,由特定材料形成的组件可以包括该特定材料,基本由该特定材料构成,或者由该特定材料构成。
在本文中,术语“不含”与“基本不含”可互换使用,指的是没有故意向玻璃组合物添加的玻璃组合物中特定组分的量和/或不存在该特定组分。要理解的是,玻璃组合物可能含有痕量的特定构成组分作为污染物或者小于0.10摩尔%的不确定量。
如本文所用,当用于描述玻璃组合物中的特定构成组分时,术语“不确定”指的是没有向玻璃组合物故意添加且存在的量小于0.05摩尔%的构成组分。可能作为另一构成组分中的杂质和/或通过玻璃组合物的加工过程中进入组合物的不确定的组分的迁移,无意间向玻璃组合物添加了不确定的组分。
术语“玻璃成形剂”在本文中用于指代这样的组分,当其在玻璃组合物中单独存在时(即,没有其他组分的情况下,除了不确定量),当以不超过约200℃/分钟至约300℃/分钟的速率对熔体进行冷却时,能够形成玻璃的组分。
如本文所用,术语“改性剂”指的是单价或二价金属的氧化物,即R2O或RO,式中,“R”表示阳离子。可以向玻璃组合物添加改性剂以改变熔体和所得到的玻璃的原子结构。在一些实施方式中,改性剂可以改变玻璃成形剂中存在的阳离子的配位数(例如,B2O3中的硼),这可以导致形成更聚合的原子网络,并且作为结果,可以提供更好的玻璃成形。
如本文所用,术语“RO”指的是二价金属氧化物的总含量,术语“R2O”指的是单价金属氧化物的总含量,以及术语“Alk2O”指的是碱金属氧化物的总含量。术语R2O涵盖了碱金属氧化物(Alk2O)以及其他单价金属氧化物,例如:Ag2O、Tl2O和Hg2O。如下文所讨论的那样,在本公开内容中,在本文中的稀土金属氧化物以其标准式(RE2O3)表述,其中,稀土金属氧化物具有氧化还原态“+3”,并且因此稀土金属氧化物不包括在术语RO中。
如本文所用,术语“稀土金属”指的是IUPAC元素周期表的镧系中所列出的金属加上钇和钪。如本文所用,术语“稀土金属氧化物”用于表述不同氧化还原状态的稀土金属的氧化物,例如La2O3中的镧为“+3”,CeO2中的铈为“+4”,以及EuO中的铕为“+2”等。通常来说,氧化物玻璃中的稀土金属的氧化还原状态可以发生改变,并且具体来说,基于批料组成和/或玻璃进行熔化和/或热处理(例如,退火)的炉中的氧化还原条件,氧化还原状态可能在熔化过程中发生改变。除非另有说明,否则在本文中的稀土金属氧化物以其标准式表述,其中,稀土金属氧化物具有氧化还原状态“+3”。因此,在将具有除了“+3”之外的氧化还原状态的稀土金属添加到玻璃组合物批料的情况下,通过添加或减去一些氧来维持化学计量比来对玻璃组成进行重新计算。例如,当CeO2(“+4”氧化还原状态的铈)用作批料组分时,以假定2摩尔CeO2等价于1摩尔Ce2O3的方式对所得到的玻璃组成进行重新计算,并且所得到的玻璃组合物呈现的是Ce2O3。如本文所用,术语“REmOn”用于指代存在的所有氧化还原状态的稀土金属氧化物的总含量,以及术语“RE2O3”用于指代以“+3”氧化还原状态存在的稀土金属氧化物的总含量。
本文所记录的玻璃的测量得到的密度值是采用误差为0.001g/cm3的阿基米德方法在水中以室温测得的,单位为g/cm3。如本文所用,室温下的密度测量(规定为dRT,且本文表述的单位为g/cm3)指的是在20℃或25℃进行测量,并且包括范围可能是20℃至25℃的温度获得的测量结果。要理解的是,室温可能在约20℃至约25℃之间变化;然而,对于本公开内容的目的,20℃至25℃的温度范围内的密度变化预期小于0.001g/cm3的误差,并且因此预期不影响本文所记录的室温密度测量。
如本文所用,良好的玻璃成形能力指的是随着材料的冷却,熔体对于失透的抗性。可以通过确定熔体的临界冷却速率来测量玻璃成形能力。如本文所用,术语“临界冷却速率”或“vcr”指的是给定组成的熔体在100倍至500倍的放大倍数的光学显微镜下,形成不含视觉可见晶体的玻璃的最小冷却速率。临界冷却速率可以用来测量组合物的玻璃成形能力,即,给定玻璃组合物的熔体在冷却时形成玻璃的能力。通常来说,临界冷却速率越低,玻璃成形能力越好。
术语“液相线温度”(表示为“Tliq”)在本文中指的是高于该温度玻璃组合物完全液态没有玻璃构成组分的结晶的温度。本文所记录的液相线温度数值是通过采用如下三种测试中的一种对样品进行测量获得的:(1)DSC(差式扫描量热法),(2)包裹在铂箔中的样品的等热保持,或者(3)梯度舟液相线方法。测试进行了交叉检查,并且每个测试都获得了相似的结果。对于采用DSC进行测量的样品,以10K/分钟将粉末化样品加热到1250℃。将对应于晶体熔化的吸热事件的终点视为液相线温度。对于采用等热保持方法进行测量的样品,玻璃块体(约1cm3)包裹在铂箔中(以避免挥发),放入处于给定温度的炉中持续17小时,然后从炉中快速取出并在空气中冷却。然后,用光学显微镜观察玻璃块体来检查样品块体中的晶体情况。如果是在保持的温度不超过如上文所述的液相线温度大于30-40℃的情况下出现稀疏表面晶体,则忽略它们;否则的话,重复进行测试。对于采用梯度舟液相线方法进行测量的样品,则执行标准ASTM C829-81所述方案。这涉及将粉碎的玻璃颗粒置于铂舟中,将舟放入具有梯度温度区的炉中,在适当温度区域对舟加热24小时,以及通过用显微镜检测的方式确定玻璃内部出现晶体的最高温度。更具体地,将玻璃样品以一片的方式从Pt舟取出,使用极化光学显微镜进行检测来确定在靠着Pt和空气界面、以及样品内部形成的晶体的位置和性质。因为炉的梯度是熟知的,可较好地估计温度与位置的关系,在5-10℃之内。将在样品的内部部分观察到晶体的温度看作代表玻璃的液相线(用于对应的测试时间段)。测试有时进行更长的时间(例如72小时),从而观察更缓慢生长的相。由液相线温度和Fulcher等式的系数确定液相线粘度,单位为泊。
除非另有说明,否则本文所记录的折射率值是在室温(约25℃)测得的。采用误差约为±0.0002的Metricon型号2010棱镜耦合器折射仪来测量玻璃样品的折射率值。采用Metricon,在约406nm、473nm、532nm、633nm、828nm和1064nm中的两个或更多个波长处测量玻璃样品的折射率。测得的相关性表征了色散,然后用柯西定律方程或Sellmeier方程拟合,以实现对于样品在测量波长之间的给定的感兴趣波长处的折射率的计算。在本文中,术语“折射率nd”指的是如上文所述在587.56nm波长处计算得到的折射率,这对应于氦d线波长。如本文所用,术语“折射率nC”指的是如上文所述在656.3nm波长处计算得到的折射率。在本文中,术语“折射率nF”指的是如上文所述在486.1nm波长处计算得到的折射率。在本文中,术语“折射率ng”指的是如上文所述在435.8nm波长处计算得到的折射率。
除非另有说明,否则如本文所用,术语“高折射率”或者“高的折射率”指的是大于或等于至少1.80的玻璃的折射率数值。在所示情况时,术语“高折射率”或者“高的折射率”指的是大于或等于至少1.85,或者大于或等于1.90,或者大于或等于1.95,或者大于或等于2.00的玻璃的折射率数值。
术语“色散”和“光学色散”可互换使用,用于表述玻璃样品在预定波长处的折射率差异或者比值。本文所记录的光学色散的一种数值测量是阿贝数,其可以通过如下方程式计算得到:νx=(nx–1)/(nF–nC),式中,在本公开内容中,“x”指的是常用波长之一(例如,对于νd,587.56nm[d线]或对于νD,589.3nm[D线]),nx是这个波长处的折射率(例如,nd对应νd,以及nD对应νD),以及nF和nC分别是波长486.1nm(F线)和656.3nm(C线)处的折射率。νd和νD的数值差异非常细微,大多数情况下是在±0.1%至±0.2%之内。如本文所记录的那样,玻璃样品的色散通过阿贝数(νd)表示,其表征了样品根据如下方程式νd=(nd-1)/(nF-nC)在三种不同波长处的折射率之间的关系,式中,nd是587.56nm处(d线)计算得到的折射率,nF是486.1nm处(F线)计算得到的折射率,以及nC是656.3nm处(C线)计算得到的折射率。较高的阿贝数对应较低的光学色散。
对应于“高色散”或“低色散”的阿贝数的数值可能取决于计算阿贝数的折射率发生变化。在一些情况下,对于高折射率玻璃的对应“低色散”的阿贝数可能低于对于低折射率玻璃的对应“低色散”的阿贝数。换言之,随着计算的折射率数值的增加,对应于低色散的阿贝数的数值减小。对于涉及“高色散”而言也是如此。
如本文所使用,术语“α”或者“α20-300”指玻璃组合物在从20℃(室温,或者RT)到300℃温度范围上的线性热膨胀系数(CTE)。通过采用水平膨胀计(推杆膨胀计)根据ASTME228-11对这个性质进行测量。α的数字测量是规定温度范围内(例如,RT到300℃)的线性平均值,表述为α=ΔL/L0ΔT,式中,L0是样品在测量范围内的一些温度或者接近测量范围时的线性尺寸,以及ΔL是在测量温度范围ΔT内的线性尺寸L的变化(ΔL)。
通过采用共振超声光谱法,采用购自ITW印第安纳私人有限公司磁通事业部(ITWIndiana Private Limited,Magnaflux Division)的Quasar RUSpec 4000测量杨氏弹性模量E和泊松比μ。
通过差式扫描量热法(DSC)以10K/分钟的加热速率,在空气中冷却到室温之后测量玻璃转化温度(Tg)。
如本文所用,术语“退火点”指的是根据ASTM C598-93(2013)确定的温度,在该温度,给定玻璃组成的玻璃粘度近似为1013.2泊。
当用于本文的任何方程式时,符号“*”表示乘号。
玻璃组合物可以包含氧化磷(P2O5)。本文所述实施方式中的玻璃组合物包含氧化磷(P2O5)作为主要玻璃成形剂。较大量的P2O5增加了给定温度时的熔体粘度,这抑制了当冷却时从熔体发生结晶,并且因此改善了熔体的玻璃成形能力(剂,降低了熔体的临界冷却速率)。然而,添加到玻璃组合物的P2O5显著降低了折射率,这使得更难以实现高折射率。因此,限制了高折射率玻璃中P2O5的含量。在实施方式中,玻璃含有的氧化磷(P2O5)的量可以是大于或等于10.0摩尔%至小于或等于40.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的P2O5的量可以是:大于或等于10.0摩尔%,大于或等于11.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%,大于或等于13.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%,大于或等于17.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%,大于或等于20.4摩尔%,大于或等于21.0摩尔%,大于或等于23.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%,大于或等于30.0摩尔%,大于或等于35.0摩尔%,大于或等于37.0摩尔%,大于或等于38.0摩尔%,或者大于或等于39.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的P2O5的量可以是:小于或等于40.0摩尔%,小于或等于39.0摩尔%,小于或等于38.0摩尔%,小于或等于37.0摩尔%,小于或等于35.0摩尔%,小于或等于30.0摩尔%,小于或等于27.0摩尔%,小于或等于25.0摩尔%,小于或等于24.8摩尔%,小于或等于24.5摩尔%,小于或等于20.0摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于13.0摩尔%,小于或等于12.0摩尔%,或者小于或等于11.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的P2O5的量可以是:大于或等于10.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%,大于或等于17.0摩尔%且小于或等于27.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%,大于或等于20.4摩尔%且小于或等于24.8摩尔%,大于或等于21.0摩尔%且小于或等于24.5摩尔%,大于或等于22.81摩尔%且小于或等于24.99摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于11.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于11.0摩尔%且小于或等于24.8摩尔%,大于或等于11.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%,大于或等于13.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于27.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于24.5摩尔%,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于37.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于24.5摩尔%,大于或等于24.5摩尔%且小于或等于37.0摩尔%,大于或等于24.5摩尔%且小于或等于27.0摩尔%,大于或等于24.8摩尔%且小于或等于40.0摩尔%,大于或等于24.8摩尔%且小于或等于38.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%且小于或等于27.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于22.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,或者大于或等于16.0摩尔%且小于或等于28.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含二价金属氧化物(RO)。向玻璃添加二价金属氧化物,例如:碱金属氧化物(BeO、MgO、CaO、SrO和BaO),氧化锌(ZnO),氧化镉(CdO),铅氧化物(PbO)以及其他等,提供了相当高的折射率,大于大多数单价氧化物的那些情况。一些二价金属氧化物(例如,CaO、SrO和ZnO)还提供了相当低的密度,因此增加了折射率-密度之比,并且因此改善了某些应用中的光学玻璃的性能。此外,二价金属氧化物可以帮助增加高折射率组分(例如TiO2、Nb2O5和WO3)的溶解度,这间接导致在相当的密度的情况下的折射率的进一步增加。此外,一些二价金属氧化物(例如,ZnO和MgO)提供了相当低的热膨胀系数,这降低了当冷却时在玻璃制品中形成的热应力,并且因此改善了玻璃制品的质量。然而,大量的二价金属氧化物可能导致难熔矿物从熔体发生结晶或者液-液相分离,这可能降低玻璃的玻璃成形能力。此外,一些二价金属氧化物(例如,PbO和CdO)可能引起环境问题。因此,本公开内容玻璃组合物中的二价金属氧化物的量是受到限制的。
在一些实施方式中,玻璃组合物含有的二价金属氧化物(RO)的量可以是大于或等于0.0摩尔%或者大于或等于5.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化钙(CaO)。在已知的单价和二价金属氧化物中,氧化钙提供了最高的玻璃的折射率-密度之比。此外,在一些实施方式中,CaO可以帮助增加Nb2O5和TiO2的溶解度,这在相当的低密度的情况下具有增加折射率的贡献。然而,如果玻璃中CaO的量太高,则可能导致难熔物质(例如,钛酸钙(CaTiO3、CaTi2O5等)、铌酸钙(CaNb2O6)、偏硅酸钙(CaSiO3)以及其他等)发生结晶,这可能降低液相线温度时的粘度,并且因此增加了临界冷却速率,这可能导致玻璃成形熔体在冷却时发生结晶。这是本公开内容玻璃中的CaO的量是受到限制的原因。在实施方式中,玻璃含有的氧化钙(CaO)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于35.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的CaO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%,大于或等于30.0摩尔%,大于或等于32.0摩尔%,大于或等于33.0摩尔%,或者大于或等于34.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的CaO的量可以是:小于或等于35.0摩尔%,小于或等于34.0摩尔%,小于或等于33.0摩尔%,小于或等于32.0摩尔%,小于或等于30.0摩尔%,小于或等于25.0摩尔%,小于或等于20.0摩尔%,小于或等于17.0摩尔%,小于或等于15.5摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于3.0摩尔%,小于或等于2.0摩尔%,或者小于或等于1.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的CaO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于17.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于15.5摩尔%,大于或等于2.81摩尔%且小于或等于14.63摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于15.5摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于15.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于15.5摩尔%且小于或等于33.0摩尔%,大于或等于15.5摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于15.5摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于7.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,或者大于或等于5.0摩尔%且小于或等于26.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化锶(SrO)。在高折射率磷酸盐玻璃中,SrO类似于CaO,可以改善高折射率组分的溶解度。然而,对于溶解度改善而言,SrO通常不如CaO。此外,在相当的折射率的情况下,SrO提供了相比于CaO略微更大的密度。因此,本公开内容玻璃中的SrO的量是受到限制的,或者玻璃可以基本不含SrO。在实施方式中,玻璃含有的氧化锶(SrO)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于35.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的SrO的量的可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%,大于或等于30.0摩尔%,大于或等于32.0摩尔%,大于或等于33.0摩尔%,或者大于或等于34.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的SrO的量的可以是:小于或等于35.0摩尔%,小于或等于34.0摩尔%,小于或等于33.0摩尔%,小于或等于32.0摩尔%,小于或等于30.0摩尔%,小于或等于25.0摩尔%,小于或等于20.0摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于3.0摩尔%,小于或等于2.7摩尔%,小于或等于2.4摩尔%,小于或等于2.0摩尔%,或者小于或等于1.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的SrO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.7摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.4摩尔%,大于或等于0.03摩尔%且小于或等于2.11摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于2.4摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于2.4摩尔%,大于或等于2.4摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于2.7摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于2.7摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于2.7摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于14.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于28.0摩尔%,或者大于或等于8.0摩尔%且小于或等于28.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化钡(BaO)。氧化钡可以增加高折射率组分(例如,TiO2和Nb2O5)的溶解度,超过其他二价金属氧化物,这可以在相当的低密度的情况下间接导致折射率的进一步增加。然而,钡是重元素,并且如果大量添加的话,可能增加玻璃密度。此外,在高浓度时,它可能导致钛酸钡(BaTiO3)、铌酸钡(BaNb2O6)、正磷酸钡(Ba3P2O8)以及其他诸如此类的矿物结晶,这可能导致玻璃成形熔体在冷却时发生结晶。因此,本公开内容玻璃中的BaO的量是受到限制的,或者玻璃可以基本不含BaO。在实施方式中,玻璃含有的氧化钡(BaO)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于20.1摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的BaO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%,大于或等于4.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,或者大于或等于15.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的BaO的量可以是:小于或等于20.1摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于13.5摩尔%,小于或等于12.3摩尔%,小于或等于12.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,或者小于或等于5.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的BaO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于4.49摩尔%且小于或等于12.27摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于12.3摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%,大于或等于12.0摩尔%且小于或等于12.3摩尔%,大于或等于12.3摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于12.3摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于12.3摩尔%且小于或等于13.5摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于11.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%,或者大于或等于4.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化镁(MgO)。氧化镁并不常用于高折射率光学玻璃中。氧化镁降低了低热膨胀系数,这对于当它们冷却时降低玻璃制品中形成的热应力可能是有用的。然而,相比于其他二价金属氧化物(例如,BaO、SrO、CaO和ZnO),氧化镁提供较低的折射率以及较低的高折射率组分的溶解度增加。此外,在磷酸盐玻璃中,添加MgO可能导致磷酸镁Mg3P2O8的结晶,这可能降低玻璃的玻璃成形能力。因此,本公开内容玻璃中的MgO的量是受到限制的,或者玻璃可以基本不含MgO。在实施方式中,玻璃组合物含有的氧化镁(MgO)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于15.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的MgO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%,大于或等于13.0摩尔%,或者大于或等于14.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的MgO的量可以是:小于或等于15.0摩尔%,小于或等于14.0摩尔%,小于或等于13.0摩尔%,小于或等于12.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,小于或等于7.5摩尔%,小于或等于6.25摩尔%,小于或等于5.5摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于3.0摩尔%,小于或等于2.0摩尔%,或者小于或等于1.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的MgO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于6.25摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.5摩尔%,大于或等于0.52摩尔%且小于或等于4.73摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于6.25摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于6.25摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%,大于或等于5.5摩尔%且小于或等于13.0摩尔%,大于或等于5.5摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于5.5摩尔%且小于或等于6.25摩尔%,大于或等于2.9摩尔%且小于或等于8.1摩尔%,大于或等于8.9摩尔%且小于或等于14.2摩尔%,或者大于或等于2.1摩尔%且小于或等于8.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化锌(ZnO)。氧化锌提供相当好的折射率-密度之比并且有时候可以增加氧化钛的溶解度,这间接增加了玻璃的折射率。然而,发现在一些实施方式中,在高浓度ZnO时,熔体的玻璃成形能力下降并且熔体可能倾向于在冷却过程中发生结晶。这是本公开内容玻璃中的ZnO的量是受到限制的或者玻璃可以基本不含ZnO的原因。在实施方式中,玻璃含有的氧化锌(ZnO)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于10.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的ZnO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,或者大于或等于7.5摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的ZnO的量可以是:小于或等于10.0摩尔%,小于或等于7.5摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于4.6摩尔%,小于或等于4.0摩尔%,或者小于或等于2.5摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的ZnO的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.6摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于1.4摩尔%且小于或等于3.66摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于4.6摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于4.6摩尔%,大于或等于4.6摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于4.6摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于4.6摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于8.5摩尔%,大于或等于6.8摩尔%且小于或等于9.6摩尔%,或者大于或等于3.3摩尔%且小于或等于6.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含碱金属氧化物(Alk2O)。碱金属氧化物(Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O)可以帮助改善高折射率组分(例如,TiO2、Nb2O5或WO3)在玻璃结构中的溶解度,这可以导致在可接受的低密度时的折射率增加。最常见来说,出于这个目的使用Li2O、Na2O和/或K2O。通常来说,在这三种氧化物中,K2O提供了对于高折射率组分的溶解度的最大效果;然而,添加K2O本身可能降低折射率,这降低了所提到的效果。相反地,在这三种氧化物中,Li2O通常提供最大的折射率-密度之比,但是具有高折射率组分的溶解度具有最低影响。氧化物(Na2O)通常产生位于Li2O与K2O之间的中等效果。然而,这些氧化物对于玻璃成形能力的确切影响难以预测,并且在不同实施方式中,所希望的这些氧化物之间的比例可能是不同的。具体来说,在一些实施方式中,希望添加所有三种氧化物(Li2O、Na2O和K2O),或者它们中的两种,彼此一起。此外,在一些实施方式中,一起使用单价金属氧化物(R2O)和二价金属氧化物(RO)改善了玻璃的玻璃成形能力并且在相当的密度情况下能够实现更高的折射率。
在一些实施方式中,玻璃组合物含有的碱金属氧化物的量可以是大于或等于0.0摩尔%或者大于或等于5.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化钾(K2O)。氧化钾可以增加高折射率组分(例如,TiO2和Nb2O5)的溶解度,超过其他单价和二价金属氧化物,这可以在相当的低密度的情况下间接增加折射率。然而,在所提到的氧化物中,氧化钾自身提供了最低的折射率。因此,在高浓度K2O时,可能难以实现高折射率。因此,本公开内容玻璃中的K2O的量是受到限制的,或者玻璃可以基本不含K2O。在实施方式中,玻璃含有的氧化钾(K2O)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于35.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的K2O的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%,大于或等于3.5摩尔%,大于或等于4.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%,大于或等于30.0摩尔%,大于或等于32.0摩尔%,大于或等于33.0摩尔%,或者大于或等于34.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的K2O的量可以是:小于或等于35.0摩尔%,小于或等于34.0摩尔%,小于或等于33.0摩尔%,小于或等于32.0摩尔%,小于或等于30.0摩尔%,小于或等于25.0摩尔%,小于或等于20.0摩尔%,小于或等于18.0摩尔%,小于或等于16.0摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于3.0摩尔%,小于或等于2.0摩尔%,或者小于或等于1.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的K2O的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于18.0摩尔%,大于或等于3.5摩尔%且小于或等于16.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于9.98摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于16.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于18.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于18.0摩尔%且小于或等于33.0摩尔%,大于或等于18.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于18.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于14.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%,大于或等于14.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%,或者大于或等于13.0摩尔%且小于或等于29.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化钠(Na2O)。在高折射率玻璃中,Na2O的作用类似于K2O,改善了高折射率组分(例如TiO2、Nb2O5、WO3和其他等)的溶解度,但是与此同时,降低了玻璃的折射率。在大多数情况下,发现Na2O对于高折射率组分的影响略低于K2O的对应影响。然而,Na2O相比于K2O提供了较低的热膨胀系数,这可以降低当玻璃制品冷却时形成的热应力从而改善了玻璃制品的质量。在实施方式中,玻璃组合物含有的氧化钠(Na2O)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于15.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的Na2O的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,或者大于或等于10.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的Na2O的量可以是:小于或等于15.0摩尔%,小于或等于13.0摩尔%,小于或等于11.5摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,小于或等于7.1摩尔%,或者小于或等于5.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的Na2O的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于11.5摩尔%,大于或等于0.02摩尔%且小于或等于7.13摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于7.1摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于11.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于7.1摩尔%,大于或等于7.1摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于7.1摩尔%且小于或等于13.0摩尔%,大于或等于7.1摩尔%且小于或等于11.5摩尔%,大于或等于7.1摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于5.5摩尔%且小于或等于11.0摩尔%,大于或等于7.5摩尔%且小于或等于13.7摩尔%,或者大于或等于5.0摩尔%且小于或等于11.5摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化锂(Li2O)。在已知的单价金属氧化物中,氧化锂提供了最高的玻璃的折射率-密度之比。此外,在一些实施方式中,Li2O可以帮助增加Nb2O5和TiO2的溶解度,这在相当的低密度的情况下额外地增加了折射率。此外,氧化锂可以促进玻璃的漂白过程。然而,从经验上来看,发现在一些实施方式中,(即使是以少量)添加Li2O可能由于导致冷却时玻璃成形熔体的结晶或者液-液相分离降低了玻璃的成形能力。因此,本公开内容玻璃中的Li2O的量是受到限制的。然而,难以对所提及的Li2O的不合乎希望的影响进行预测;出于这个原因,实施方式中的Li2O的确切边界可能是非常困难的。具体来说,在一些实施方式中,玻璃可以基本不含Li2O。在实施方式中,玻璃含有的氧化锂(Li2O)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于10.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的Li2O的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于1.5摩尔%,大于或等于2.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于7.5摩尔%,大于或等于8.5摩尔%,大于或等于9.0摩尔%,或者大于或等于9.5摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的Li2O的量可以是:小于或等于10.0摩尔%,小于或等于9.5摩尔%,小于或等于9.0摩尔%,小于或等于8.5摩尔%,小于或等于7.5摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于4.0摩尔%,小于或等于2.5摩尔%,小于或等于1.5摩尔%,小于或等于1.0摩尔%,或者小于或等于0.5摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的Li2O的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于8.5摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于1.28摩尔%且小于或等于4.1摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于8.5摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于8.5摩尔%,大于或等于1.5摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于9.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于9.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于9.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于8.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于1.4摩尔%且小于或等于9.0摩尔%,大于或等于4.5摩尔%且小于或等于7.4摩尔%,或者大于或等于5.6摩尔%且小于或等于8.7摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化铝(Al2O3)。氧化铝可以增加玻璃成形熔体在高温时的粘度,这可以降低临界冷却速率和改善玻璃成形能力。然而,在高折射率磷酸盐玻璃中,添加Al2O3可能导致玻璃成形熔体中的难熔矿物(例如,磷酸铝(AlPO4)、钛酸铝(Al2TiO5)、铌酸铝(AlNbO4)以及其他等)在冷却时发生结晶。因此,本公开内容玻璃中的Al2O3的量是受到限制的,或者玻璃可以基本不含Al2O3。在实施方式中,玻璃组合物含有的氧化铝(Al2O3)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于10.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的Al2O3的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于1.5摩尔%,大于或等于2.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于7.5摩尔%,大于或等于8.5摩尔%,大于或等于9.0摩尔%,或者大于或等于9.5摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的Al2O3的量可以是:小于或等于10.0摩尔%,小于或等于9.5摩尔%,小于或等于9.0摩尔%,小于或等于8.5摩尔%,小于或等于7.5摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于2.5摩尔%,小于或等于1.5摩尔%,小于或等于1.0摩尔%,或者小于或等于0.5摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的Al2O3的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.5摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于0.5摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于8.5摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于9.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于2.5摩尔%,大于或等于1.5摩尔%且小于或等于9.0摩尔%,大于或等于1.5摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于1.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于8.5摩尔%,大于或等于7.5摩尔%且小于或等于9.0摩尔%,大于或等于7.5摩尔%且小于或等于8.5摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于4.9摩尔%,大于或等于1.4摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,或者大于或等于6.0摩尔%且小于或等于9.5摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化钒(V2O5)。在所有氧化物中,氧化钒提供了最高的折射率-密度之比。然而,氧化钒可能导致不合乎希望的暗色或者甚至黑色着色并且还可能产生环境顾虑。出于这些原因,本公开内容玻璃中的氧化钒含量是受到限制的,或者玻璃组合物可以基本不含V2O5。在实施方式中,玻璃含有的氧化钒(V2O5)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于1.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的V2O5的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于0.05摩尔%,大于或等于0.10摩尔%,大于或等于0.15摩尔%,大于或等于0.25摩尔%,大于或等于0.5摩尔%,大于或等于0.75摩尔%,大于或等于0.85摩尔%,大于或等于0.9摩尔%,或者大于或等于0.95摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的V2O5的量可以是:小于或等于1.0摩尔%,小于或等于0.95摩尔%,小于或等于0.9摩尔%,小于或等于0.85摩尔%,小于或等于0.75摩尔%,小于或等于0.5摩尔%,小于或等于0.25摩尔%,小于或等于0.15摩尔%,小于或等于0.10摩尔%,或者小于或等于0.05摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的V2O5的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,大于或等于0.05摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,大于或等于0.05摩尔%且小于或等于0.85摩尔%,大于或等于0.10摩尔%且小于或等于0.9摩尔%,大于或等于0.10摩尔%且小于或等于0.75摩尔%,大于或等于0.10摩尔%且小于或等于0.25摩尔%,大于或等于0.15摩尔%且小于或等于0.9摩尔%,大于或等于0.15摩尔%且小于或等于0.75摩尔%,大于或等于0.15摩尔%且小于或等于0.25摩尔%,大于或等于0.25摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,大于或等于0.25摩尔%且小于或等于0.9摩尔%,大于或等于0.25摩尔%且小于或等于0.75摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于0.95摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于0.9摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于0.85摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于0.75摩尔%,大于或等于0.75摩尔%且小于或等于0.95摩尔%,大于或等于0.75摩尔%且小于或等于0.9摩尔%,大于或等于0.75摩尔%且小于或等于0.85摩尔%,大于或等于0.26摩尔%且小于或等于0.86摩尔%,大于或等于0.14摩尔%且小于或等于0.99摩尔%,或者大于或等于0.42摩尔%且小于或等于0.73摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化钨(WO3)。WO3提供了高折射率而没有明显增加密度或者导致不合乎希望的着色。然而,在高浓度WO3时(例如,大于或等于10.0摩尔%或者大于或等于20.0摩尔%或者类似等情况时),液相线温度倾向于升高,并且液相线温度时的粘度下降,这使得难以避免当冷却时熔体的结晶和/或难以获得高质量的光学玻璃。因此,应该限制WO3含量,或者玻璃组合物可以不含WO3。在实施方式中,玻璃含有的氧化钨(WO3)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于10.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的WO3的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,或者大于或等于7.5摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的WO3的量可以是:小于或等于10.0摩尔%,小于或等于7.5摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于3.0摩尔%,或者小于或等于2.5摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的WO3的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.5摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.2摩尔%,大于或等于3.5摩尔%且小于或等于7.6摩尔%,或者大于或等于2.5摩尔%且小于或等于5.6摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化钽(Ta2O5)。氧化钽增加折射率的同时维持可接受的密度而没有降低蓝光透射率。然而,当向玻璃组合物添加时(有时候甚至是以少量添加时),Ta2O5可能导致难熔矿物的结晶,这可能增加液相线温度并且因此降低了玻璃成形能力。因此,应该限制氧化钽的含量,或者玻璃组合物可以不含Ta2O5。在实施方式中,玻璃含有的氧化钽(Ta2O5)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于5.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的Ta2O5的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于0.03摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%,或者大于或等于4.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的Ta2O5的量可以是:小于或等于5.0摩尔%,小于或等于4.0摩尔%,小于或等于3.0摩尔%,小于或等于2.0摩尔%,小于或等于1.0摩尔%,或者小于或等于0.04摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的Ta2O5的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.0摩尔%,大于或等于0.03摩尔%且小于或等于0.04摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,大于或等于0.04摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于0.04摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于0.04摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于0.04摩尔%且小于或等于2.0摩尔%,大于或等于0.04摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于2.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,或者大于或等于2.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化铋(Bi2O3)。Bi2O3提供非常高的折射率,高于本文考虑的任何其他组分,但是导致密度增加。有时候,其可能提供不合乎希望的着色。此外,它还可能降低高温时的熔体粘度,这可能导致熔体在冷却时发生结晶。这个影响在高浓度Bi2O3时是特别明显的,例如:大于20.0摩尔%或者大于26.0摩尔%或者更高。因此,应该限制氧化铋的含量,或者玻璃组合物可以不含Bi2O3。在实施方式中,玻璃含有的氧化铋(Bi2O3)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于15.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的Bi2O3的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,大于或等于12.0摩尔%,大于或等于13.0摩尔%,或者大于或等于14.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的Bi2O3的量可以是:小于或等于15.0摩尔%,小于或等于23.0摩尔%,小于或等于20.0摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于14.0摩尔%,小于或等于13.0摩尔%,小于或等于12.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于4.0摩尔%,小于或等于3.0摩尔%,小于或等于2.0摩尔%,或者小于或等于1.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的Bi2O3的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于23.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于14.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于14.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于12.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于5.5摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于0.8摩尔%且小于或等于8.1摩尔%,或者大于或等于2.5摩尔%且小于或等于8.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化钛(TiO2)。高折射率玻璃通常包含至少吸收一部分光学光的物质(例如:TiO2和Nb2O5),特别是电磁光谱中的蓝色和近UV区域中的光。在本公开内容的实施方式中,玻璃的透射率可以通过约300nm至约2300nm范围内的不同波长进行表征。在一些应用中,可见光和近UV范围(蓝光区域)中的高透射是特别合乎希望的。在高折射率玻璃中实现蓝光中的高透射率会是具有挑战性的。典型地用于玻璃中来增加折射率的高水平的TiO2和/或Nb2O5倾向于降低近UV区域中的透射率以及使得UV截止向更高波长偏移。因此,本公开内容玻璃组合物中的TiO2的量是受到限制的。在实施方式中,玻璃含有的氧化钛(TiO2)的量可以是大于或等于0.3摩尔%至小于或等于40.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的TiO2的量可以是:大于或等于0.3摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于7.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,大于或等于11.0摩尔%,大于或等于14.9摩尔%,大于或等于20.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%,大于或等于30.0摩尔%,大于或等于35.0摩尔%,大于或等于37.0摩尔%,大于或等于38.0摩尔%,或者大于或等于39.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的TiO2的量可以是:小于或等于40.0摩尔%,小于或等于39.0摩尔%,小于或等于38.0摩尔%,小于或等于37.0摩尔%,小于或等于35.0摩尔%,小于或等于32.0摩尔%,小于或等于30.0摩尔%,小于或等于25.0摩尔%,小于或等于22.2摩尔%,小于或等于20.0摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,小于或等于5.0摩尔%,小于或等于3.0摩尔%,小于或等于2.0摩尔%,或者小于或等于1.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的TiO2的量可以是:大于或等于0.3摩尔%且小于或等于40.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%,大于或等于7.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于11.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%,大于或等于14.94摩尔%且小于或等于22.17摩尔%,大于或等于0.3摩尔%且小于或等于32.0摩尔%,大于或等于0.3摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于0.3摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于22.2摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于22.2摩尔%,大于或等于3.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于22.2摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于37.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于37.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于22.2摩尔%且小于或等于38.0摩尔%,大于或等于22.2摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%且小于或等于38.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于8.0摩尔%且小于或等于19.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于33.0摩尔%,或者大于或等于20.0摩尔%且小于或等于37.0摩尔%。
玻璃组合物可以包含氧化铌(Nb2O5)。类似于氧化钛,氧化铌可以用于本公开内容的一些方面来增加玻璃的折射率的同时还维持低密度。然而,氧化铌会向玻璃引入无法以与氧化钛相同方式漂白掉的黄色颜色,这会导致透射率损失(特别是蓝光和UV范围)。类似于氧化钛,氧化铌可能导致熔体的结晶和/或相分离。在一些情况下,氧化铌可以提供具有高的光学色散的玻璃,这会明显高于当以相似浓度包含氧化钛以及一些其他高折射率组分时所诱发的情况。氧化铌的效果会受到玻璃的其他组分的影响,并且因而对于确定氧化铌的确切限值会是具有挑战性的。在一些实施方式中,玻璃可以基本不含Nb2O5;在这种情况下,其功能由其他物质(例如,TiO2)执行。在实施方式中,玻璃含有的氧化铌(Nb2O5)的量可以是大于或等于0.0摩尔%至小于或等于50.0摩尔%,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物含有的Nb2O5的量可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%,大于或等于6.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%,大于或等于27.5摩尔%,大于或等于28.0摩尔%,大于或等于30.0摩尔%,大于或等于40.0摩尔%,大于或等于44.0摩尔%,大于或等于46.0摩尔%,或者大于或等于48.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物含有的Nb2O5的量可以是:小于或等于50.0摩尔%,小于或等于48.0摩尔%,小于或等于46.0摩尔%,小于或等于44.0摩尔%,小于或等于42.0摩尔%,小于或等于40.0摩尔%,小于或等于39.0摩尔%,小于或等于30.0摩尔%,小于或等于20.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,小于或等于6.0摩尔%,小于或等于4.0摩尔%,或者小于或等于2.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物含有的Nb2O5的量可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%且小于或等于44.0摩尔%,大于或等于27.5摩尔%且小于或等于42.0摩尔%,大于或等于27.99摩尔%且小于或等于38.99摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于42.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于42.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于44.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于39.0摩尔%,大于或等于4.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于6.0摩尔%且小于或等于44.0摩尔%,大于或等于6.0摩尔%且小于或等于39.0摩尔%,大于或等于6.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于39.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于46.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于42.0摩尔%,大于或等于30.0摩尔%且小于或等于46.0摩尔%,大于或等于30.0摩尔%且小于或等于39.0摩尔%,大于或等于39.0摩尔%且小于或等于42.0摩尔%,大于或等于40.0摩尔%且小于或等于48.0摩尔%,大于或等于40.0摩尔%且小于或等于42.0摩尔%,大于或等于8.0摩尔%且小于或等于38.0摩尔%,大于或等于14.0摩尔%且小于或等于46.0摩尔%,或者大于或等于15.0摩尔%且小于或等于36.0摩尔%。
在一些实施方式中,玻璃组合物具有的CaO+SrO之和可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%,大于或等于2.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%,大于或等于20.0摩尔%,大于或等于25.0摩尔%,或者大于或等于30.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物具有的CaO+SrO之和可以是:小于或等于35.0摩尔%,小于或等于30.0摩尔%,小于或等于25.0摩尔%,小于或等于20.0摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,或者小于或等于5.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物具有的CaO+SrO之和可以是:大于或等于0.5摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于25.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%,大于或等于15.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于11.0摩尔%且小于或等于23.0摩尔%,或者大于或等于24.0摩尔%且小于或等于34.0摩尔%。
在一些实施方式中,玻璃组合物具有的SiO2+GeO2之和可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,或者大于或等于10.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物具有的SiO2+GeO2之和可以是:小于或等于15.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,或者小于或等于5.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物具有的SiO2+GeO2之和可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于5.5摩尔%且小于或等于11.5摩尔%,大于或等于3.5摩尔%且小于或等于10.5摩尔%,或者大于或等于6.7摩尔%且小于或等于13.5摩尔%。
在一些实施方式中,玻璃组合物具有的TeO2+SnO2+SnO之和可以是:大于或等于0.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%,或者大于或等于15.0摩尔%。在一些其他实施方式中,玻璃组合物具有的TeO2+SnO2+SnO之和可以是:小于或等于20.0摩尔%,小于或等于15.0摩尔%,小于或等于10.0摩尔%,或者小于或等于5.0摩尔%。在一些更多实施方式中,玻璃组合物具有的TeO2+SnO2+SnO之和可以是:大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于5.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%,大于或等于10.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于9.0摩尔%,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于14.0摩尔%,或者大于或等于5.0摩尔%且小于或等于17.0摩尔%。
在一些实施方式中,玻璃具有的密度dRT可以是大于或等于3.40g/cm3至小于或等于5.00g/cm3,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物具有的密度dRT可以是:大于或等于3.40g/cm3,大于或等于3.50g/cm3,大于或等于3.60g/cm3,大于或等于3.68g/cm3,大于或等于3.70g/cm3,大于或等于3.75g/cm3,大于或等于4.25g/cm3,大于或等于4.70g/cm3,大于或等于4.75g/cm3,大于或等于4.80g/cm3,或者大于或等于4.90g/cm3。在一些其他实施方式中,玻璃组合物具有的密度dRT可以是:小于或等于5.00g/cm3,小于或等于4.90g/cm3,小于或等于4.80g/cm3,小于或等于4.75g/cm3,小于或等于4.70g/cm3,小于或等于4.30g/cm3,小于或等于4.25g/cm3,小于或等于4.20g/cm3,小于或等于4.00g/cm3,小于或等于3.87g/cm3,小于或等于3.75g/cm3,小于或等于3.70g/cm3,小于或等于3.60g/cm3,或者小于或等于3.50g/cm3。在一些更多实施方式中,玻璃组合物具有的密度dRT可以是:大于或等于3.40g/cm3至5.00g/cm3,大于或等于3.40g/cm3至4.70g/cm3,大于或等于3.50g/cm3至4.70g/cm3,大于或等于3.50g/cm3至4.00g/cm3,大于或等于3.60g/cm3至4.70g/cm3,大于或等于3.60g/cm3至4.00g/cm3,大于或等于3.70g/cm3至4.75g/cm3,大于或等于3.70g/cm3至4.25g/cm3,大于或等于3.75g/cm3至5.00g/cm3,大于或等于3.75g/cm3至4.25g/cm3,大于或等于3.87g/cm3至4.75g/cm3,大于或等于4.00g/cm3至5.00g/cm3,大于或等于4.00g/cm3至4.70g/cm3,大于或等于3.62g/cm3至4.50g/cm3,大于或等于4.15g/cm3至4.65g/cm3,或者大于或等于3.98g/cm3至4.81g/cm3。
在一些实施方式中,玻璃具有的折射率nd可以是大于或等于1.80至小于或等于2.03,以及上述值之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,玻璃组合物具有的折射率nd可以是:大于或等于1.80,大于或等于1.82,大于或等于1.84,大于或等于1.85,大于或等于1.90,大于或等于1.95,大于或等于1.97,大于或等于1.98,大于或等于1.99,大于或等于2.00,或者大于或等于2.01。在一些其他实施方式中,玻璃组合物具有的折射率nd可以是:小于或等于2.03,小于或等于2.01,小于或等于2.00,小于或等于1.99,小于或等于1.97,小于或等于1.90,小于或等于1.84,或者小于或等于1.82。在一些更多实施方式中,玻璃组合物具有的折射率nd可以是:大于或等于1.80至2.03,大于或等于1.80至2.00,大于或等于1.82至2.03,大于或等于1.82至2.00,大于或等于1.82至1.97,大于或等于1.84至2.03,大于或等于1.84至2.00,大于或等于1.84至1.97,大于或等于1.90至2.03,大于或等于1.90至2.01,大于或等于1.90至2.00,大于或等于1.90至1.99,大于或等于1.90至1.97,大于或等于1.99至2.03,大于或等于1.88至1.99,大于或等于1.85至1.91,或者大于或等于1.95至2.02。
在一些实施方式中,玻璃组合物可以具有大于或等于0.00的量值nd-(1.83+0.04*dRT)。
在一些实施方式中,玻璃组合物可以具有大于或等于0.00的量值nd-(1.85+0.04*dRT)。
在一些实施方式中,玻璃组合物可以具有大于或等于0.00的量值nd-(1.83+0.04*dRT)-(-0.06+0.0013*(TiO2+Nb2O5))。
在一些实施方式中,玻璃组合物可以具有大于或等于0.00的量值nd-(1.83+0.04*dRT)-(-0.05+0.0013*(TiO2+Nb2O5))。
折射率nd和密度dRT是可以从玻璃组成进行预测的玻璃性质。对下文实施例部分中的本公开内容的示例性玻璃以及文献中记录的其他玻璃组合物进行线性回归分析来确定可以预测587.56nm处的折射率与室温密度的组成依赖性的等式。
从公众可得的SciGlass信息***数据库中存在的文献数据以及本文所呈现实施方式的示例性玻璃中随机选择满足下表1中所规定的标准且具有测量得到的感兴趣的性质的数值的玻璃组合物的训练数据集(每种性质(nd和dRT)约100种玻璃组合物)。对上文规定的数据集使用线性回归分析来确定方程式,排除了无关紧要的变量和异常值。下表2呈现了所得到的方程式。将满足同样标准的另一部分玻璃组合物用作验证集来评估在预定的组成限值内进行插值的能力,对应表2所规定的标准偏差。使用现有技术玻璃组成的外部数据集(也是从SciGlass信息***数据库随机进行选择)来评估对以合理精度预测落在规定组成限值范围外的性质的能力。执行这个过程的多次迭代从而确定每种性质的最佳变量,对应于上表2中规定的上述回归方程式。
从公开可得的SciGlass信息***数据库获得用于线性回归建模中所用的比较例玻璃组成的数据(包括训练数据集、验证数据集和外部数据集)。从线性回归分析获得以下方程式(I)和(II)并分别用于预测玻璃的折射率nd和密度dRT:
Pn=-0.0043794*P2O5+0.0072428*Nb2O5+0.0037304*TiO2-0.00039553*BaO-0.0032012*K2O-0.00060689*CaO-0.0024218*Na2O-0.0014988*Li2O+0.0028587*WO3+0.0083295*Bi2O3-0.0031637*B2O3-0.0030702*SiO2-0.00030248*ZnO+0.0020025*ZrO2-0.0018173*MgO-0.0032886*Al2O3+0.0024221*TeO2+0.0038137*PbO-0.0016392*GeO2+0.0063024*Tl2O+0.0048765*Ag2O+1.81451, (I)
Pd[g/cm3]=3.98457-0.015773*Al2O3-0.014501*B2O3+0.019328*BaO+0.060758*Bi2O3-0.0012685*CaO+0.023111*CdO+0.0053184*Cs2O+0.011488*Ga2O3-0.0015416*GeO2-0.013342*K2O+0.058319*La2O3-0.007918*Li2O-0.0021423*MgO-0.0024413*MoO3-0.0082226*Na2O+0.0084961*Nb2O5-0.020501*P2O5+0.038898*PbO-0.012720*SiO2+0.013948*SrO+0.047924*Ta2O5+0.011248*TeO2-0.0092491*V2O5+0.028913*WO3+0.0074702*ZnO+0.0096721*ZrO2, (II)
在方程式(I)和(II)以及表1和2中,折射率参数Pn是从玻璃组合物的组分浓度(以摩尔%计)对折射率nd进行预测的参数;以及密度参数Pd是从玻璃组合物的组分浓度(以摩尔%计)对密度dRT进行预测的参数。在方程式(I)和(II)中,玻璃组合物的每种组分以其化学式形式列出,其中,化学式指的是组分的浓度(以摩尔%计)。例如,出于方程式(I)和(II)的目的,P2O5指的是玻璃组合物中P2O5的浓度(以摩尔%表述)。要理解的是,并非方程式(I)和(II)中列出的所有组分都必然存在于具体玻璃组合物中,并且方程式(I)和(II)对于含有少于方程式中所列出的所有组分的玻璃组合物是等同适用的。还要理解的是,方程式(I)和(II)也适用于含有除了方程式中所列出的组分之外的组分的本公开内容的范围和权利要求书中的玻璃组合物。如果在特定玻璃组合物中不存在方程式(I)和(II)中列出的组分,则玻璃组合物中的该组分浓度是0摩尔%并且该组分对于从方程式计算得到的数值的贡献为零。在表1中,RmOn是所有氧化物的总和。
表1:用于建模的组成空间
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表2:性质预测模型
性质 | 缩写 | 单位 | 预测参数 | 回归方程式 | 标准误差 |
587.56nm折射率 | nd | Pn | 方程式(I) | 0.016 | |
室温密度 | dRT | Pd | 方程式(II) | 0.20 |
图1是一些文献玻璃(“比较例玻璃”)和一些示例性玻璃(“实施例玻璃”)的通过方程式(I)计算得到的参数Pn与测量得到的折射率nd的函数关系图。如图1的数据所示,对于大部分的玻璃,参数Pn的组成依赖性具有±0.016单位的测量得到的nd的范围内的误差,这对应于表2列出的标准误差。
图2是一些文献玻璃(“比较例玻璃”)和一些示例性玻璃(“实施例玻璃”)的通过方程式(II)计算得到的参数Pd与测量得到的密度dRT的函数关系图。如图2的数据所示,对于大部分的玻璃,参数Pd的组成依赖性具有±0.20单位的测量得到的dRT的范围内的误差,这对应于表2列出的标准误差。
表3对根据本公开内容一些实施方式的组分组合以及它们各自的量进行了鉴别。表3中的示例性玻璃A可以包含根据本文所述的本公开内容任意方面的额外组分。
表3:示例性玻璃A
组成 | 量(摩尔%) |
P2O5 | 10.0至40.0摩尔% |
TiO2 | 1.0至40.0摩尔% |
K2O | 0.5至35.0摩尔% |
Nb2O5 | 0.0至50.0摩尔% |
MgO | 0.0至15.0摩尔% |
Al2O3 | 0.0至10.0摩尔% |
(CaO+SrO)之和 | 0.5至35.0摩尔% |
(TeO2+SnO2+SnO)之和 | 0.0至20.0摩尔% |
(SiO2+GeO2)之和 | 0.0至15.0摩尔% |
根据本公开内容实施方式的示例性玻璃A可以具有小于或等于5g/cm3的室温密度dRT。
根据本公开内容的一些实施方式,示例性玻璃A可以具有大于或等于1.9的折射率nd。
根据本公开内容的一些实施方式,示例性玻璃A还可以满足如下方程式:
nd-(1.83+0.04*dRT)>0.00,
式中,nd是587.56nm的折射率,以及dRT是室温密度,表述的单位为g/cm3。
根据本公开内容的一些实施方式,示例性玻璃A还可以满足如下方程式:
nd-(1.85+0.04*dRT)>0.00,
式中,nd是587.56nm的折射率,以及dRT是室温密度,表述的单位为g/cm3。
表4对根据本公开内容一些实施方式的组分组合以及它们各自的量进行了鉴别。表4中的示例性玻璃B可以包含根据本文所述的本公开内容任意方面的额外组分。
表4:示例性玻璃B
组成 | 量(摩尔%) |
P2O5 | 17.0至27.0摩尔% |
Nb2O5 | 1.0至50.0摩尔% |
TiO2 | 1.0至40.0摩尔% |
K2O | 0.0至35.0摩尔% |
CaO | 0.0至35.0摩尔% |
MgO | 0.0至15.0摩尔% |
Bi2O3 | 0.0至15.0摩尔% |
Al2O3 | 0.0至10.0摩尔% |
二价金属氧化物RO总和 | ≥5.0摩尔% |
碱金属金属氧化物Alk2O总和 | ≥5.0摩尔% |
(SiO2+GeO2)之和 | 0.0至15.0摩尔% |
(TeO2+SnO2+SnO)之和 | 0.0至10.0摩尔% |
根据本公开内容实施方式的示例性玻璃B可以满足如下方程式:
nd-(1.83+0.04*dRT)-(-0.06+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00,
式中,nd是587.56nm处的折射率,TiO2指的是TiO2的浓度(表述单位为摩尔%),Nb2O5指的是Nb2O5的浓度(表述单位为摩尔%),以及dRT是室温密度(表述单位为g/cm3)。
根据本公开内容的一些实施方式,示例性玻璃B还可以满足如下方程式:
nd-(1.83+0.04*dRT)-(-0.05+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00,
式中,nd是587.56nm处的折射率,TiO2指的是TiO2的浓度(表述单位为摩尔%),Nb2O5指的是Nb2O5的浓度(表述单位为摩尔%),以及dRT是室温密度(表述单位为g/cm3)。
实施例
以下实施例说明了本公开内容所提供的各种特征和优点,它们不以任何方式构成对本发明或所附权利要求书的限制。
为了制备本公开内容的一些示例性玻璃的玻璃样品,在约1300℃的温度的铂或铂-铑坩埚(Pt:Rh=80:20)中,从批料原材料熔化每种样品约15克(目标物质含量大于99.99重量%),持续1小时。应用两种受控冷却条件。在第一种条件下(称作“15分钟测试”或者“15分钟失透测试”),样品在熔化之后留在炉中并且炉关闭以使得样品在空气中缓慢冷却。在这些条件下,样品耗时约15分钟从1100℃冷却到500℃。在第二种条件下(称作“2.5分钟测试”或者“2.5分钟失透测试”),炉关闭,并且样品从1100℃的炉中取出并在室温空气中自然冷却。在这些条件下,样品耗时约2.5分钟从1100℃冷却到500℃。通过炉温的直接读数或者采用具有带校准比例尺的IR相机读数获得温度读数。第一条件(15分钟测试)近似对应于在1000℃温度最高至300℃/分钟的冷却速率,以及第二测试近似对应于在1000℃温度(靠近这个温度,冷却速率接近最大值)最高至600℃/分钟的冷却速率。当温度下降时,冷却速率也明显下降。如图3所示是第一和第二冷却方式的典型方案。对于这些样品,在下表5中规定了被称作“15分钟失透测试”和“2.5分钟失透测试”的观察结果;观察结果“1”用于表示玻璃组合物通过了所示的失透测试,其中,如果样品的玻璃状部分的体积比例超过晶体的话,则组合物被视为通过所示的失透测试。观察结果“0”用于表示晶体体积比例超过玻璃状部分。
除非另有说明,否则为了制备本公开内容的示例性玻璃的其他玻璃样品,在纯铂坩埚中准备1千克的批料。将坩埚放入温度设定为1250℃的炉中,之后,炉中温度提升至1300℃并在1300℃保持2小时。然后,炉温降低至1250℃,并且玻璃在这个温度自然冷却至平衡持续1小时,之后倒到钢台上,之后在Tg退火1小时。对于一些组合物,对温度和时间进行略微调节以确保完全熔化。例如,对于一些组合物,使用1350℃或1400℃的熔化温度和/或最高至4小时的保持时间。
一些样品熔体也通过焦耳效应加热的“一升”铂坩埚中熔化。在这个过程中,使用近似3700g的原材料。坩埚在1250℃在1.5小时内填充。然后,温度提升到1300℃并保持1小时。在这个步骤过程中,玻璃以60rpm持续搅拌。然后,温度下降到1200℃,在此处,自然平衡持续30分钟,以及将搅拌速度下降到20rpm。传递管在1225℃加热,以及将玻璃浇注到冷却的石墨台上。玻璃形成为近似25mm厚、50mm宽和90cm长的棒材。以光学显微镜对制备得到的棒材进行检查来检验结晶情况,并且全都是不含晶体的。通过光学显微镜观察的玻璃质量是良好的,棒材没有细沟(striae)和气泡。玻璃放在处于Tg的韧化炉烘箱中持续1小时,进行粗退火。然后,棒材放在处于Tg的静态炉中持续1小时,以及然后温度以1℃/分钟下降。
没有对测试样品进行化学分析,因为通过XRF方法(X射线荧光,对于除了B2O3和Li2O之外的所有氧化物)和通过ICP方法(电感耦合等离子体质谱,用于B2O3)以及通过FES方法(火焰发射光谱,用于Li2O)对在独立熔化制备的相似样品进行了化学分析。这些分析给出了主要成分(例如Nb2O5)相对于配料组成在±2.0质量%以内的偏差,这相当于小于约1摩尔%。
通过10mm厚度样品保持在给定温度变得透明所需的时间(从而在这个时间之后,在这个温度进一步保持8-12小时的过程中,样品外观对于裸眼而言不发生变化)来评估漂白动力学。当进行这个测试时,漂白温度选择为在550℃与700℃之间。当在低于550℃进行漂白步骤时,漂白过程耗时更久;当在高于700℃进行时,所得到的透射率下降。此外,如果其结晶起始温度Tx低于漂白温度的话,玻璃样品可能在漂白步骤期间发生结晶;因此,在旨在避免结晶的温度进行漂白步骤。对于进行漂白测试的样品,下表5中呈现了涉及漂白时间(t漂白[小时])的观察情况。
在表5和6中,n632.8nm和n531.9nm分别指的是632.8nm和531.9nm波长处的折射率。
表5:示例性玻璃组合物
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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表5(续)
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下表6列出了比较例玻璃1-24的玻璃组成和性质。
表6:比较例玻璃的组成和性质
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表6(续)
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表6(续)
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表6中所列出的每种比较例玻璃的参考关键如下:[1]JP2010083701A(HOYA公司);[2]JP2011057509A(朝日玻璃有限公司);[3]JPH06345481(OHARA公司);[4]JPH08104537A(HOYA公司);[5]US2019063958A1(康宁公司);[6]US7531474B2(HOYA公司);[7]US7603876B2(HOYA公司);[8]US7638448B2(肖特公司);[9]US9834465B2(HOYA公司);[10]WO2011086855A1(OHARA公司);[11]JP2007015904A(柯尼卡美能达光学有限公司);[12]US8389428B2(朝日玻璃有限公司)。
图4显示一些示例性玻璃以及一些比较例玻璃的密度参数Pd与折射率参数Pn之间的关系图。示例性玻璃(实心圆圈)是来自表5的实施例3、5、6、11、13、14、16至18、20至33、35至39、42、46至50、59至63、66至71、73至79、81、82以及97至125。比较例玻璃(空心圆圈)是来自表6的实例C1至C10。根据方程式(II)确定对室温密度进行预测的密度参数Pd。根据方程式(I)确定对折射率nd进行预测的折射率参数Pn。图4所示的所有示例性玻璃和比较例玻璃都具有表7所规定的特征。在表7中,说明“无限制”指的是当对组成进行选择时,不视为是限制。在图4中,一些上文所含组合物可能被标记出来以具有更好的可见性,一些可能没有,并且可能没有显示一些更多的玻璃,这没有影响进一步的结论。
表7:图4和5所示的玻璃组合物的限制
上文列举的比较例玻璃选择为在具有表7规定的特征的已知玻璃中,在具有相当的密度参数Pd数值的情况下具有最高的折射率参数Pn。
图4所示的对应于方程式y=1.83+0.04*x的线提供了具有表7所规定的特性的比较例玻璃与根据本公开内容的示例性玻璃3、5、6、11、13、14、16至18、20至33、35至39、42、46至50、59至63、66至71、73至79、81、82以及97至125之间的差异的视觉代表。从图4可以看出,图4中所呈现的所提及的示例性玻璃(实心圆圈)落在线y=1.83+0.04*x上方且没有比较例玻璃(空心圆圈)落在线y=1.83+0.04*x上方,式中,y对应于折射率参数Pn而x对应于密度参数Pd。换言之,图4中所呈现的一些示例性玻璃满足如下方程式(III)(a)且没有比较例玻璃满足如下方程式(III)(a):
Pn-(1.83+0.04*Pd)>0.00 (III)(a)
从图4还可以看出,图4中所呈现的一些示例性玻璃落在线y=1.85+0.04*x上方且没有比较例玻璃落在线y=1.85+0.04*x上方,式中,y对应于折射率参数Pn而x对应于密度参数Pd。换言之,图4中所呈现的一些示例性玻璃满足如下方程式(III)(b)且没有比较例玻璃满足如下方程式(III)(b):
Pn-(1.85+0.04*Pd)>0.00 (III)(b)
这意味着,在上表7所规定的条件下,一些示例性玻璃在具有相当的Pd数值的情况下,相比于满足同样条件的最好的比较例玻璃具有更高的Pn数值。换言之,通过对于预测来说,玻璃中的这些示例性玻璃在具有相当的密度dRT数值的情况下具有更高的折射率nd数值,即,通过对于预测来说,它们相比于具有表7所规定的特征的已知最好的比较例玻璃而言具有更优异的dRT与nd的组合。
图5显示一些示例性玻璃以及一些比较例玻璃的密度dRT与折射率nd之间的关系图。示例性玻璃(实心圆圈)是来自表5的实施例45、47、59至63、66至71、73、78、80、82和95。比较例玻璃(空心圆圈)是来自表6的实例C2、C3以及C11至C18。图5所示的所有示例性玻璃和比较例玻璃都具有表7所规定的特征。在图5中,一些上文所含组合物可能被标记出来以具有更好的可见性,一些可能没有,并且可能没有显示一些更多的玻璃,这没有影响进一步的结论。
上文列举的图5的比较例玻璃选择为在具有表7规定的特征的已知玻璃中,在具有相当的密度dRT数值的情况下具有最高的测量得到的折射率nd数值。
图5所示的对应于方程式y=1.83+0.04*x的线提供了具有表7所规定的特性的比较例玻璃与根据本公开内容的示例性玻璃45、47、59至63、66至71、73、78、80、82和95之间的差异的视觉代表。从图5可以看出,图5中所呈现的所提及的示例性玻璃(实心圆圈)落在线y=1.83+0.04*x上方且没有比较例玻璃(空心圆圈)落在线y=1.83+0.04*x上方,式中,y对应于nd而x对应于dRT。换言之,图5中所呈现的一些示例性玻璃满足如下方程式(IV)(a)且没有比较例玻璃满足如下方程式(IV)(a):
nd-(1.83+0.04*dRT)>0.00 (IV)(a)
从图5还可以看出,图5中所呈现的一些示例性玻璃落在线y=1.85+0.04*x上方且没有比较例玻璃落在线y=1.85+0.04*x上方,式中,y对应于nd而x对应于dRT。换言之,图5中所呈现的一些示例性玻璃满足如下方程式(IV)(b)且没有比较例玻璃满足如下方程式(IV)(b):
nd-(1.85+0.04*dRT)>0.00 (IV)(b)
这意味着,在上表7所规定的条件下,一些示例性玻璃在具有相当的测量得到的密度dRT数值的情况下,相比于满足同样条件的最好的比较例玻璃具有更高的测量得到的折射率nd数值。这可以解读为,根据测量,玻璃中的这些示例性玻璃在具有相当的dRT数值的情况下具有更高的nd数值,即,根据测量,它们相比于具有表7所规定的特征的已知比较例玻璃而言具有更优异的dRT与nd的组合。
下表8呈现了图4和5中绘制的比较例玻璃C1至C18的表7以及方程式(III)(a)、(III)(b)、(IV)(a)和(IV)(b)中所规定的所有属性的数值。表6呈现了比较例玻璃的完整组成。表5呈现了来自本公开内容的示例性玻璃的完整组成以及上文所提及的属性。
表8:具有表7所规定的特性的比较实例玻璃的属性
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表8(续)
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表8(续)
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基于图4和5,预测和测量的属性数据这两者都证实了:相比于具有表7所规定的特性的最好的比较例玻璃,来自本公开内容的一些示例性玻璃具有更好的密度dRT和折射率nd的组合。
图6显示一些示例性玻璃以及一些比较例玻璃的TiO2+Nb2O5之和与量值Pn-(1.83+0.04*Pd)之间的关系图。示例性玻璃(实心圆圈)是来自表5的实施例1至10、12至37、46至48、63、69、70、79、83、84、102和125。比较例玻璃(空心圆圈)是来自表6的实例C19至C24。根据方程式(I)确定对折射率nd进行预测的折射率参数Pn。根据方程式(II)确定对密度dRT进行预测的密度参数Pd。图6所示的所有示例性玻璃和比较例玻璃都具有表9所规定的特征。在表9中,说明“无限制”指的是当对组成进行选择时,不视为是限制。在图6中,一些上文所含组合物可能被标记出来以具有更好的可见性,一些可能没有,并且可能没有显示一些更多的玻璃,这没有影响进一步的结论。
表9:图6和7所示的玻璃组合物的限制
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上文列举的比较例玻璃选择为在具有表9规定的特征的已知玻璃中,在具有相当的TiO2+Nb2O5之和数值的情况下具有最高的量值Pn-(1.83+0.04*Pd)的数值。
图6所示的对应于方程式y=-0.06+0.0013*x的线提供了具有表9所规定的特性的比较例玻璃与根据本公开内容的示例性玻璃1至10、12至37、46至48、63、69、70、79、83、84、102和125之间的差异的视觉代表。从图6可以看出,图6中所呈现的所提及的示例性玻璃(实心圆圈)落在线y=-0.06+0.0013*x上方且没有比较例玻璃(空心圆圈)落在线y=-0.06+0.0013*x上方,式中,y对应于量值Pn-(1.83+0.04*Pd)而x对应于TiO2+Nb2O5之和。换言之,图6中所呈现的一些示例性玻璃满足如下方程式(V)(a)且没有比较例玻璃满足如下方程式(V)(a):
Pn-(1.83+0.04*Pd)-(-0.06+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00(V)(a)
从图6还可以看出,图6中所呈现的一些示例性玻璃落在线y=-0.05-0.0013*x上方且没有比较例玻璃落在线y=-0.05-0.0013*x上方,式中,y对应于量值Pn-(1.83+0.04*Pd)而x对应于TiO2+Nb2O5之和。换言之,图6中所呈现的一些示例性玻璃满足如下方程式(V)(b)且没有比较例玻璃满足如下方程式(V)(b):
Pn-(1.83+0.04*Pd)-(-0.05+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00(V)(b)
这意味着,在上表9所规定的条件下,来自本公开内容的一些示例性玻璃在具有相当的TiO2+Nb2O5数值的情况下,相比于满足同样条件的最好的比较例玻璃具有更高的Pn-(1.83+0.04*Pd)数值。换言之,通过对于预测来说,玻璃中的这些示例性玻璃在具有相当的TiO2+Nb2O5之和数值的情况下具有更高的量值nd-(1.83+0.04*dRT)的数值,即,通过对于预测来说,它们相比于具有表9所规定的特征的最好的已知玻璃而言具有更优异的TiO2+Nb2O5与nd-(1.83+0.04*dRT)的组合。
图7显示一些示例性玻璃以及一些比较例玻璃的TiO2+Nb2O5之和与量值nd-(1.83+0.04*dRT)之间的关系图。示例性玻璃(实心圆圈)是来自表5的实施例59至63、66至71、78、82和95。比较例玻璃(空心圆圈)是来自表6的实例C3以及C12至C16。图7所示的所有示例性玻璃和比较例玻璃都具有表9所规定的特征。在图7中,一些上文所含组合物可能被标记出来以具有更好的可见性,一些可能没有,并且可能没有显示一些更多的玻璃,这没有影响进一步的结论。
上文列举的比较例玻璃选择为在具有表9规定的特征的已知玻璃中,在具有相当的TiO2+Nb2O5数值的情况下具有最高的测量得到的量值nd-(1.83+0.04*dRT)的数值。
图7所示的对应于方程式y=-0.06+0.0013*x的线提供了具有表9所规定的特征的比较例玻璃与示例性玻璃59至63、66至71、78、82和95之间的差异的视觉代表。从图7可以看出,图7中所呈现的所提及的示例性玻璃(实心圆圈)落在线y=-0.06+0.0013*x上方且没有比较例玻璃(空心圆圈)落在线y=-0.06+0.0013*x上方,式中,y对应于nd-(1.83+0.04*dRT)而x对应于TiO2+Nb2O5。换言之,图7中所呈现的一些示例性玻璃满足如下方程式(VI)(a)且没有比较例玻璃满足如下方程式(VI)(a):
nd-(1.83+0.04*dRT)-(-0.06+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00(VI)(a)
从图7还可以看出,图7中所呈现的一些示例性玻璃落在线y=-0.05-0.0013*x上方且没有比较例玻璃落在线y=-0.05-0.0013*x上方,式中,y对应于量值nd-(1.83+0.04*dRT)而x对应于TiO2+Nb2O5之和。换言之,图7中所呈现的一些示例性玻璃满足如下方程式(VI)(b)且没有比较例玻璃满足如下方程式(VI)(b):
nd-(1.83+0.04*dRT)-(-0.05+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00(VI)(b)
这意味着,在上表9所规定的条件下,本公开内容的一些示例性玻璃在具有相当的测量得到的TiO2+Nb2O5之和数值的情况下,相比于满足同样条件的最好的比较例玻璃具有更高的测量得到的量值nd-(1.83+0.04*dRT)的数值。这可以解读为,根据测量来说,玻璃中的这些示例性玻璃在具有相当的TiO2+Nb2O5之和数值的情况下具有更高的量值nd-(1.83+0.04*dRT)的数值,即,根据测量来说,它们相比于具有表9所规定的特征的最好的已知玻璃而言具有更优异的TiO2+Nb2O5之和与nd-(1.83+0.04*dRT)的组合。
下表10呈现了图6和7中绘制的比较例玻璃C3、C12至C16以及C19至C24的表9以及方程式(V)(a)、(V)(b)、(VI)(a)和(VI)(b)中所规定的所有属性的数值。表6呈现了比较例玻璃的完整组成。表5呈现了示例性玻璃的完整组成以及上文所提及的属性。
表10:具有表9所规定的特性的比较实例玻璃的属性
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表10(续)
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基于图6和7,预测和测量的属性数据这两者都证实了:相比于具有表9所规定的特性的最好的比较例玻璃,来自本公开内容的一些示例性玻璃具有更好的折射率nd、密度dRT和/或TiO2+Nb2O5之和的组合。
本公开内容包含以下非限制性方面。在尚未描述的范围内,第1至第36方面的任一个特征可以部分或全部与本公开内容的其他方面的任一个或多个特征组合以形成额外的方面,甚至在没有对此类组合进行描述的情况下亦是如此。
根据第1个方面,玻璃包含多个组分,玻璃具有如下组分的组成,包含:大于或等于10.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%P2O5,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%TiO2,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于35.0摩尔%K2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Al2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%V2O5,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于35.0摩尔%的CaO+SrO之和,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%的TeO2+SnO2+SnO之和,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%的SiO2+GeO2之和,以及可以任选地包含选自下组的一种或多种组分:BaO、Na2O、Li2O、WO3、Bi2O3、B2O3、ZnO、ZrO2、PbO、Tl2O、Ag2O、CdO、Cs2O、Ga2O3、La2O3、MoO3和Ta2O5,玻璃满足如下条件:Pn-(1.83+0.04*Pd)>0.00,,式中,Pn是折射率参数,其根据如下方程式(I)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pn=-0.0043794*P2O5+0.0072428*Nb2O5+0.0037304*TiO2-0.00039553*BaO-0.0032012*K2O-0.00060689*CaO-0.0024218*Na2O-0.0014988*Li2O+0.0028587*WO3+0.0083295*Bi2O3-0.0031637*B2O3-0.0030702*SiO2-0.00030248*ZnO+0.0020025*ZrO2-0.0018173*MgO-0.0032886*Al2O3+0.0024221*TeO2+0.0038137*PbO-0.0016392*GeO2+0.0063024*Tl2O+0.0048765*Ag2O+1.81451, (I)
Pd是密度参数,其根据如下方程式(II)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pd[g/cm3]=3.98457-0.015773*Al2O3-0.014501*B2O3+0.019328*BaO+0.060758*Bi2O3-0.0012685*CaO+0.023111*CdO+0.0053184*Cs2O+0.011488*Ga2O3-0.0015416*GeO2-0.013342*K2O+0.058319*La2O3-0.007918*Li2O-0.0021423*MgO-0.0024413*MoO3-0.0082226*Na2O+0.0084961*Nb2O5-0.020501*P2O5+0.038898*PbO-0.012720*SiO2+0.013948*SrO+0.047924*Ta2O5+0.011248*TeO2-0.0092491*V2O5+0.028913*WO3+0.0074702*ZnO+0.0096721*ZrO2, (II)
式中,符号“*”表示乘号。
根据第2个方面,第1个方面的玻璃,其中,玻璃具有小于等于5.0g/cm3的室温密度dRT以及587.56nm处大于或等于1.9的折射率nd,以及其中,玻璃还满足如下条件:nd-(1.83+0.04*dRT)>0.00和nd-(1.85+0.04*dRT)>0.00。
根据第3个方面,第1个方面1的玻璃,其中,玻璃具有小于或等于5.0g/cm3的室温密度dRT。
根据第4个方面,方面1-3中任一项的玻璃,其中,Pd<5.0g/cm3。
根据第5个方面,方面1-4中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:nd-(1.85+0.04*dRT)>0.00,式中,nd是587.56nm处的折射率,dRT[g/cm3]是室温密度。
根据第6个方面,方面1-5中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:Pn-(1.85+0.04*Pd)>0.00。
根据第7个方面,方面1-6中任一项的玻璃,其中,玻璃在587.56nm处具有大于或等于1.9的折射率nd。
根据第8个方面,方面1-7中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:Pn>1.9。
根据第9个方面,方面1-8中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:Pn>1.85。
根据第10个方面,方面1-9中任一项的玻璃,其中,玻璃在587.56nm处具有大于或等于1.85的折射率nd。
根据第11个方面,第10个方面的玻璃,其中,587.56nm处的折射率nd大于或等于1.95。
根据第12个方面,方面1-11中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:Pd<4.3g/cm3。
根据第13个方面,方面1-12中任一项的玻璃,其中,玻璃具有小于或等于4.3的室温密度dRT。
根据第14个方面,第10个方面的玻璃,其中,室温密度dRT是小于或等于3.7。
根据第15个方面,方面1-14中任一项的玻璃,其中,组分的组成包含大于或等于17.0摩尔%至小于或等于27.0摩尔%P2O5。
根据第16个方面,方面1-15中任一项的玻璃,其中,当在空气中在2.5分钟内从1100℃冷却到500℃时,玻璃不发生结晶。
根据第17个方面,方面1-16中任一项的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于20.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%P2O5,大于或等于0.5摩尔%且小于或等于20.0摩尔%K2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%Bi2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%BaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%Na2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Li2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%ZnO,以及大于或等于0.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%SrO。
根据第18个方面,方面1-17中任一项的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于25.0摩尔%且小于或等于44.0摩尔%Nb2O5,大于或等于20.4摩尔%且小于或等于24.8摩尔%P2O5,大于或等于7.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%TiO2,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于18.0摩尔%K2O,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%BaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于23.0摩尔%Bi2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于17.0摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%Na2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于8.5摩尔%Li2O,大于或等于0摩尔%且小于或等于6.25摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.6摩尔%ZnO,以及大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.7摩尔%SrO。
根据第19个方面,方面1-18中任一项的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于27.5摩尔%且小于或等于42.0摩尔%Nb2O5,大于或等于21.0摩尔%且小于或等于24.5摩尔%P2O5,大于或等于11.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%TiO2,大于或等于3.5摩尔%且小于或等于16.0摩尔%K2O,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于12.0摩尔%BaO,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于15.5摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%Bi2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于11.5摩尔%Na2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%Li2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.5摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%ZnO,以及大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.4摩尔%SrO。
根据第20个方面,制造光学元件的方法,该方法包括对方面1-19中任一项的玻璃进行加工。
根据第21个方面,方面1-16中任一项的玻璃,其中,组分的组成包含大于或等于17.0摩尔%至小于或等于27.0摩尔%P2O5。
根据第22个方面,玻璃包含多个组分,玻璃具有如下组分的组成,包含:大于或等于17.0摩尔%且小于或等于27.0摩尔%P2O5,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%TiO2,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%K2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%Bi2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Al2O3,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%V2O5,大于或等于0.0摩尔%Li2O,大于或等于5.0摩尔%RO,大于或等于5.0摩尔%Alk2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%的SiO2+GeO2之和,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%的TeO2+SnO2+SnO之和,以及可以任选地含有选自下组的一种或多种组分:BaO、Na2O、WO3、B2O3、ZnO、ZrO2、PbO、CdO、Cs2O3、SrO、Tl2O、Ag2O、Ga2O3、La2O3、MoO3和Ta2O5,玻璃满足如下条件:Pn-(1.83+0.04*Pd)-(-0.06+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00,,式中,Pn是折射率参数,其根据如下方程式(I)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pn=-0.0043794*P2O5+0.0072428*Nb2O5+0.0037304*TiO2-0.00039553*BaO-0.0032012*K2O-0.00060689*CaO-0.0024218*Na2O-0.0014988*Li2O+0.0028587*WO3+0.0083295*Bi2O3-0.0031637*B2O3-0.0030702*SiO2-0.00030248*ZnO+0.0020025*ZrO2-0.0018173*MgO-0.0032886*Al2O3+0.0024221*TeO2+0.0038137*PbO-0.0016392*GeO2+0.0063024*Tl2O+0.0048765*Ag2O+1.81451, (I)
Pd是密度参数,其根据如下方程式(II)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pd[g/cm3]=3.98457-0.015773*Al2O3-0.014501*B2O3+0.019328*BaO+0.060758*Bi2O3-0.0012685*CaO+0.023111*CdO+0.0053184*Cs2O+0.011488*Ga2O3-0.0015416*GeO2-0.013342*K2O+0.058319*La2O3-0.007918*Li2O-0.0021423*MgO-0.0024413*MoO3-0.0082226*Na2O+0.0084961*Nb2O5-0.020501*P2O5+0.038898*PbO-0.012720*SiO2+0.013948*SrO+0.047924*Ta2O5+0.011248*TeO2-0.0092491*V2O5+0.028913*WO3+0.0074702*ZnO+0.0096721*ZrO2, (II)
式中,RO是二价金属氧化物的总和,Alk2O是碱金属氧化物的总和,以及符号“*”表示乘号。
根据第23个方面,第22个方面的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:nd-(1.83+0.04*dRT)-(-0.06+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00,式中,nd是587.56nm处的折射率,以及dRT[g/cm3]是室温密度。
根据第24个方面,方面22-23中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:nd-(1.83+0.04*dRT)-(-0.05+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00,式中,nd是587.56nm处的折射率,以及dRT[g/cm3]是室温密度。
根据第25个方面,方面22-24中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:Pn-(1.83+0.04*Pd)-(-0.05+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00。
根据第26个方面,方面22-25中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:Pn>1.85。
根据第27个方面,方面22-26中任一项的玻璃,其中,玻璃在587.56nm处具有大于或等于1.85的折射率nd。
根据第28个方面,第27个方面的玻璃,其中,587.56nm处的折射率nd大于或等于1.95。
根据第29个方面,方面22-28中任一项的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:Pd<4.3g/cm3。
根据第30个方面,方面22-29中任一项的玻璃,其中,玻璃具有小于或等于4.3的室温密度dRT。
根据第31个方面,第30个方面的玻璃,其中,室温密度dRT是小于或等于3.7。
根据第32个方面,方面22-31中任一项的玻璃,其中,当在空气中在2.5分钟内从1100℃冷却到500℃时,玻璃不发生结晶。
根据第333个方面,方面22-32中任一项的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于20.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%P2O5,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%BaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%K2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%Na2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Li2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%ZnO,以及大于或等于0.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%SrO。
根据第34个方面,方面22-33中任一项的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于25.0摩尔%且小于或等于44.0摩尔%Nb2O5,大于或等于20.4摩尔%且小于或等于24.8摩尔%P2O5,大于或等于7.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%TiO2,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于18.0摩尔%K2O,大于或等于1.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%BaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于17.0摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%Na2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于8.5摩尔%Li2O,大于或等于0摩尔%且小于或等于6.25摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.6摩尔%ZnO,以及大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.7摩尔%SrO。
根据第35个方面,方面22-34中任一项的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于27.5摩尔%且小于或等于42.0摩尔%Nb2O5,大于或等于21.0摩尔%且小于或等于24.5摩尔%P2O5,大于或等于11.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%TiO2,大于或等于3.5摩尔%且小于或等于16.0摩尔%K2O,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于12.0摩尔%BaO,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于15.5摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于11.5摩尔%Na2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%Li2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.5摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%ZnO,以及大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.4摩尔%SrO。
根据第36个方面,制造光学元件的方法,该方法包括对方面22-35中任一项的玻璃进行加工。
可以对本公开内容的上文所述的实施方式进行许多改变和改进,而不明显背离本公开内容的精神和各个原理。所有此类变化和修改旨在包括在本文中,位于本公开内容的范围内和受到所附权利要求的保护。
在尚未描述的范围内,本公开内容的各个方面的不同特征可以根据需要相互结合使用。关于本公开内容的每个方面中未明确示出或描述的特定特征并不意味着解读为这是不可以的,而是解读为为了描述的简洁性和简洁性而这样做。因而,不同方面的各种特征可以根据需要进行混合和匹配以形成新的方面,无论新的方面是否明确公开。
Claims (20)
1.一种包含多个组分的玻璃,该玻璃具有如下组分的组成,其包含:
大于或等于10.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%P2O5,
大于或等于1.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%TiO2,
大于或等于0.5摩尔%且小于或等于35.0摩尔%K2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%MgO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Al2O3,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%V2O5,
大于或等于0.5摩尔%且小于或等于35.0摩尔%的CaO+SrO之和,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%的TeO2+SnO2+SnO之和,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%的SiO2+GeO2之和,以及
任选地包含选自下组的一种或多种组分:BaO、Na2O、Li2O、WO3、Bi2O3、B2O3、ZnO、ZrO2、PbO、Tl2O、Ag2O、CdO、Cs2O、Ga2O3、La2O3、MoO3和Ta2O5,
其中,玻璃满足如下条件:
Pn-(1.83+0.04*Pd)>0.00,
式中,
Pn是折射率参数,其根据如下方程式(I)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pn=-0.0043794*P2O5+0.0072428*Nb2O5+0.0037304*TiO2-
0.00039553*BaO-0.0032012*K2O-0.00060689*CaO-0.0024218*Na2O-0.0014988*Li2O+0.0028587*WO3+0.0083295*Bi2O3-0.0031637*B2O3-0.0030702*SiO2-0.00030248*ZnO+0.0020025*ZrO2-0.0018173*MgO-0.0032886*Al2O3+0.0024221*TeO2+0.0038137*PbO-0.0016392*GeO2+0.0063024*Tl2O+0.0048765*Ag2O+1.81451,(I)
Pd是密度参数,其根据如下方程式(II)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pd[g/cm3]=3.98457-0.015773*Al2O3-0.014501*B2O3+0.019328*
BaO+0.060758*Bi2O3-0.0012685*CaO+0.023111*CdO+0.0053184*Cs2O+0.011488*Ga2O3-0.0015416*GeO2-0.013342*K2O+0.058319*La2O3-0.007918*Li2O-0.0021423*MgO-0.0024413*MoO3-0.0082226*Na2O+0.0084961*Nb2O5-0.020501*P2O5+0.038898*PbO-0.012720*SiO2+0.013948*SrO+0.047924*Ta2O5+0.011248*TeO2-0.0092491*V2O5+0.028913*WO3+0.0074702*ZnO+0.0096721*ZrO2,(II),
其中,符号“*”表示乘号。
2.如权利要求1所述的玻璃,其中:
Pd<5.0g/cm3。
3.如权利要求1-2中任一项所述的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:
Pn-(1.85+0.04*Pd)>0.00。
4.如权利要求1-3中任一项所述的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:
Pn>1.9。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其中:
587.56nm处的折射率nd大于或等于1.95。
6.如权利要求1-5中任一项所述的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:
Pd<4.3g/cm3。
7.如权利要求1-6中任一项所述的玻璃,其中,组分的组成包含:
大于或等于17.0摩尔%且小于或等于27.0摩尔%P2O5。
8.如权利要求1-7中任一项所述的玻璃,其中,当在空气中在2.5分钟内从1100℃冷却到500℃时,玻璃不发生结晶。
9.如权利要求1-8中任一项所述的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于20.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,大于或等于20.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%P2O5,
大于或等于0.5摩尔%且小于或等于20.0摩尔%K2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于30.0摩尔%Bi2O3,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%BaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%CaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%Na2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Li2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%MgO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%ZnO,以及
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%SrO。
10.如权利要求1-9中任一项所述的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于25.0摩尔%且小于或等于44.0摩尔%Nb2O5,
大于或等于20.4摩尔%且小于或等于24.8摩尔%P2O5,
大于或等于7.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%TiO2,
大于或等于1.0摩尔%且小于或等于18.0摩尔%K2O,
大于或等于1.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%BaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于23.0摩尔%Bi2O3,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于17.0摩尔%CaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%Na2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于8.5摩尔%Li2O,
大于或等于0摩尔%且小于或等于6.25摩尔%MgO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.6摩尔%ZnO,以及大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.7摩尔%SrO。
11.如权利要求1-10中任一项所述的玻璃,其中,组分的组成包含:大于或等于27.5摩尔%且小于或等于42.0摩尔%Nb2O5,
大于或等于21.0摩尔%且小于或等于24.5摩尔%P2O5,
大于或等于11.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%TiO2,
大于或等于3.5摩尔%且小于或等于16.0摩尔%K2O,
大于或等于2.5摩尔%且小于或等于12.0摩尔%BaO,
大于或等于2.0摩尔%且小于或等于15.5摩尔%CaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%Bi2O3,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于11.5摩尔%Na2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%Li2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.5摩尔%MgO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%ZnO,以及
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.4摩尔%SrO。
12.如权利要求1-8中任一项所述的玻璃,其中,组分的组成包含:
大于或等于17.0摩尔%且小于或等于27.0摩尔%P2O5。
13.一种包含多个组分的玻璃,该玻璃具有如下组分的组成,其包含:
大于或等于17.0摩尔%且小于或等于27.0摩尔%P2O5,
大于或等于1.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,
大于或等于1.0摩尔%且小于或等于40.0摩尔%TiO2,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%K2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%CaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%MgO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%Bi2O3,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Al2O3,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于1.0摩尔%V2O5,
大于或等于0.0摩尔%Li2O,
大于或等于5.0摩尔%RO,
大于或等于5.0摩尔%Alk2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%的SiO2+GeO2之和,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%的TeO2+SnO2+SnO之和,以及
任选地包含选自下组的一种或多种组分:BaO、Na2O、WO3、B2O3、ZnO、ZrO2、PbO、CdO、Cs2O3、SrO、Tl2O、Ag2O、Ga2O3、La2O3、MoO3和Ta2O5,
其中,玻璃满足如下条件:
Pn-(1.83+0.04*Pd)-(-0.06+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00,
式中,
Pn是折射率参数,其根据如下方程式(I)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pn=-0.0043794*P2O5+0.0072428*Nb2O5+0.0037304*TiO2-
0.00039553*BaO-0.0032012*K2O-0.00060689*CaO-0.0024218*Na2O-0.0014988*Li2O+0.0028587*WO3+0.0083295*Bi2O3-0.0031637*B2O3-0.0030702*SiO2-0.00030248*ZnO+0.0020025*ZrO2-0.0018173*MgO-0.0032886*Al2O3+0.0024221*TeO2+0.0038137*PbO-0.0016392*GeO2+0.0063024*Tl2O+0.0048765*Ag2O+1.81451,(I)
Pd是密度参数,其根据如下方程式(II)由以摩尔%计组分的玻璃组成计算得到:
Pd[g/cm3]=3.98457-0.015773*Al2O3-0.014501*B2O3+0.019328*
BaO+0.060758*Bi2O3-0.0012685*CaO+0.023111*CdO+0.0053184*Cs2O+0.011488*Ga2O3-0.0015416*GeO2-0.013342*K2O+0.058319*La2O3-0.007918*Li2O-0.0021423*MgO-0.0024413*MoO3-0.0082226*Na2O+0.0084961*Nb2O5-0.020501*P2O5+0.038898*PbO-0.012720*SiO2+0.013948*SrO+0.047924*Ta2O5+0.011248*TeO2-0.0092491*V2O5+0.028913*WO3+0.0074702*ZnO+0.0096721*ZrO2,(II)
式中,RO是二价金属氧化物的总和,Alk2O是碱金属氧化物的总和,以及符号“*”表示乘号。
14.如权利要求13所述的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:
Pn-(1.83+0.04*Pd)-(-0.05+0.0013*(TiO2+Nb2O5))>0.00。
15.如权利要求13-14中任一项所述的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:
Pn>1.85。
16.如权利要求13-15中任一项所述的玻璃,其中,玻璃满足如下条件:
Pd<4.3g/cm3。
17.如权利要求13-16中任一项所述的玻璃,其中,当在空气中在2.5分钟内从1100℃冷却到500℃时,玻璃不发生结晶。
18.如权利要求13-17中任一项所述的玻璃,其中,组分的组成包含:
大于或等于20.0摩尔%且小于或等于50.0摩尔%Nb2O5,
大于或等于20.0摩尔%且小于或等于25.0摩尔%P2O5,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%BaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%CaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于20.0摩尔%K2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于15.0摩尔%Na2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%Li2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于10.0摩尔%MgO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%ZnO,以及
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于3.0摩尔%SrO。
19.如权利要求13-18中任一项所述的玻璃,其中,组分的组成包含:
大于或等于25.0摩尔%且小于或等于44.0摩尔%Nb2O5,
大于或等于20.4摩尔%且小于或等于24.8摩尔%P2O5,
大于或等于7.0摩尔%且小于或等于35.0摩尔%TiO2,
大于或等于1.0摩尔%且小于或等于18.0摩尔%K2O,
大于或等于1.0摩尔%且小于或等于13.5摩尔%BaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于17.0摩尔%CaO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于13.0摩尔%Na2O,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于8.5摩尔%Li2O,
大于或等于0摩尔%且小于或等于6.25摩尔%MgO,
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.6摩尔%ZnO,以及
大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.7摩尔%SrO。
20.如权利要求13-19中任一项所述的玻璃,其中,组分的组成包含:
大于或等于27.5摩尔%且小于或等于42.0摩尔%Nb2O5,
大于或等于21.0摩尔%且小于或等于24.5摩尔%P2O5,大于或等于11.0摩尔%且小于或等于32.0摩尔%TiO2,大于或等于3.5摩尔%且小于或等于16.0摩尔%K2O,大于或等于2.5摩尔%且小于或等于12.0摩尔%BaO,大于或等于2.0摩尔%且小于或等于15.5摩尔%CaO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于11.5摩尔%Na2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于7.5摩尔%Li2O,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于5.5摩尔%MgO,大于或等于0.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%ZnO,以及大于或等于0.0摩尔%且小于或等于2.4摩尔%SrO。
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