JP7503562B2 - 鉄およびマンガンをドープしたタングステン酸塩およびモリブデン酸塩のガラスならびにガラスセラミックス物品 - Google Patents
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Description
この出願は、２０１９年２月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／８０８，０１０号および２０１９年２月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／８１０，５６４号の優先権の利益を主張し、それらの内容が依拠され、それらの内容全体を、本明細書に完全に記載されているものとして、参照により本明細書に援用するものとする。
本開示は、総じて、ガラスおよび／またはガラスセラミックスを含む物品に関し、より具体的には、そのような物品を形成する組成物および方法に関する。
ノートブックコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ポータブルナビゲーションデバイス（ＰＮＤ）、メディアプレーヤ、携帯電話、ポータブルインベントリデバイス（ＰＩＤ）、および他のポータブルコンピューティングデバイスなどの電子デバイスは、収斂すると同時に、小型化、軽量化および高機能化している。そのような小型デバイスの開発および可用性に貢献している要因の一つは、電子部品のサイズをさらに縮小することで計算密度および動作速度を高めることができる能力である。ポータブルコンピューティングデバイスの高機能化に貢献している別の要因は、（例えば、マイクロ波や無線周波数による）無線通信機能への依存度の高まりである。しかしながら、電子デバイスの小型化、軽量化および高機能化が好まれる傾向は、ポータブルコンピューティングデバイスの一部の部品の設計に関して、継続的な課題となっている。
特に設計上の課題となっているポータブルコンピューティングデバイスに関連する部品としては、様々な内部／電子部品を収容するために使用されるエンクロージャまたはハウジングが挙げられる。これらのエンクロージャおよびハウジングに関連する設計上の一課題は、格納された電子部品の無線通信周波数に対して透過性であるべきことである。別の設計上の課題は、総じて、エンクロージャまたはハウジングの軽量化および薄型化の追求と、エンクロージャまたはハウジングの高強度化および高剛性化の追求という、相反する２つの設計目標から生じる。より軽量なエンクロージャまたはハウジング、典型的にはファスナの数が少ない薄型のプラスチック構造体は、より高強度および高剛性のエンクロージャまたはハウジング、典型的にはファスナの数が多く重量が増した厚みのあるプラスチック構造体とは対照的に、より柔軟性が高い傾向にある一方で、座屈したり折れ曲がったりしやすくなる。残念ながら、プラスチックは柔らかい素材であるため、簡単に傷がついたり、すり切れたりして、その外観が損なわれてしまう。
ガラスセラミックスは、他の様々な用途にも広く使用されており、ポリマーよりもはるかに硬度があり、傷がつきにくいことが知られている。例えば、ガラスセラミックスは、キッチンにおいて調理台、調理器具、ならびにボウルおよびディナープレートなどの食器として広く使用されている。別の例としては、透明なガラスセラミックスが、オーブンおよび／または炉の窓などに使用されている。しかしながら、これらのオーブン・炉向けのガラスセラミックスは、高い硬度および耐引っかき性を有しているものの、電子デバイスのハウジングに適した機械的特性（例えば、強度）および／または光学的特性（例えば、無線通信周波数に対する透過性）の望ましい組み合わせを有しているとは一般に理解されていない。他のガラスおよびガラスセラミックスは、類似の要件を有しているいくつかの用途（例えば、光学フィルタ、眼科用レンズ、審美性・芸術性を追求したガラス用途）には適しているものの、資源保全回復法（ＲＣＲＡ）をはじめとする、連邦法で高度に規制されている（そのため製造にコストがかかるか、さもなければ実用的ではない）材料（例えば、カドミウムやセレンなど）を含んでいる。さらに、これらの同じ用途に適している可能性もある他の既知の「暗色」ガラスおよびガラスセラミックスは、かなりの高温で長時間の熱処理を必要とするため、フュージョン成形プロセスでは実用化されていない。
したがって、ポータブルコンピューティングデバイスのエンクロージャまたはハウジング、ならびに光学フィルタ、眼科用レンズ、審美的用途や、類似の機械的および光学的特性の要件を有している他の用途の部品において、選択肢の向上および／または製造コストの低減を提供する、ガラスおよびガラスセラミックス材料、組成物、物品のほか、ガラスおよびガラスセラミックス技術が必要とされている。
本開示の態様によると、物品は、４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、０モル％～１５モル％のＲ２Ｏとを含む。Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である。また、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲である。
本開示の態様によると、物品は、５０モル％～７０モル％のＳｉＯ２と、８モル％～１５モル％のＡｌ２Ｏ３と、３モル％～２５モル％のＢ２Ｏ３と、２モル％～８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、５モル％～１５モル％のＲ２Ｏとを含む。Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である。また、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－７モル％～＋４モル％の範囲である。
本開示の態様によると、物品は、４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと少なくとも１つの非晶質相および１つの結晶相とを含む。Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である。また、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲である。さらに、結晶相は、複数の結晶性析出物を含み、複数の結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４およびＭＭｏＯ４のうちの少なくとも一方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ２＋またはＭｎ２＋である。
第１の態様によると、物品は、４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと、を含む。Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である。また、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲である。
第２の態様によると、１モル％～１０モル％のＦをさらに含む、第１の態様記載の物品が提供される。
第３の態様によると、ＷＯ３が２モル％～１５モル％である、第１または第２の態様記載の物品が提供される。
第４の態様によると、ＭｏＯ３が２モル％～１５モル％である、第１から第３までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第５の態様によると、０．０１モル％～１モル％のＳｎＯ２をさらに含む、第１から第４までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第６の態様によると、０．１モル％～２モル％のＲＯをさらに含み、ここで、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯおよびＢａＯのうちの１つ以上である、第１から第５までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第７の態様によると、物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、第１から第６までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第８の態様によると、物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、第１から第６までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第９の態様によると、物品が、１ｍｍの厚さで１０％以下のヘイズを示す、第１から第８までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第１０の態様によると、物品は、５０モル％～７０モル％のＳｉＯ２と、８モル％～１５モル％のＡｌ２Ｏ３と、３モル％～２５モル％のＢ２Ｏ３と、２モル％～８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、５モル％～１５モル％のＲ２Ｏとを含み、ここで、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である。また、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－７モル％～＋４モル％の範囲である。
第１１の態様によると、４モル％～８モル％のＦをさらに含む、第１０の態様記載の物品が提供される。
第１２の態様によると、ＷＯ３が３モル％～７モル％である、第１０または第１１の態様記載の物品が提供される。
第１３の態様によると、ＭｏＯ３が２モル％～５モル％である、第１０から第１２までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第１４の態様によると、０．１モル％～０．５モル％のＳｎＯ２をさらに含む、第１０から第１３までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第１５の態様によると、０．１モル％～２モル％のＲＯをさらに含む、第１０から第１４までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。また、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯおよびＢａＯのうちの１つ以上である。
第１６の態様によると、物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも７ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、第１０から第１５までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第１７の態様によると、物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、第１０から第１５までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第１８の態様によると、物品が、１ｍｍの厚さで５％以下のヘイズを示す、第１０から第１７までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
第１９の態様によると、物品は、４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと、少なくとも１つの非晶質相および１つの結晶相とを含み、ここで、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である。また、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲であり、結晶相は、複数の結晶性析出物を含み、複数の結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４およびＭＭｏＯ４のうちの少なくとも一方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ２＋またはＭｎ２＋である。
第２０の態様によると、Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵからなる群から選択される１つ以上のドーパントをさらに含む、第１９の態様記載の物品が提供される。また、１つ以上のドーパントは、０．０００１モル％～０．５モル％の範囲で存在する。
第２１の態様によると、物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、第１９または第２０の態様記載の物品が提供される。
第２２の態様によると、物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、第１９または第２０の態様記載の物品が提供される。
第２３の態様によると、複数の結晶性析出物が、電子顕微鏡で測定された１ｎｍ～５００ｎｍの最長の長さ寸法を含む、第１９から第２２までの態様のいずれか１つ記載の物品が提供される。
本開示のこれらのおよび他の特徴、利点および目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付の図面を参照することにより、当業者にさらに理解され、認識されるであろう。
以下は、添付図面における図の説明である。図は、必ずしも縮尺通りではなく、図の特定の特徴および特定の表示は、明瞭性および簡潔性のために、縮尺的または概略的に誇張して示されている場合がある。
本開示の少なくとも１つの例による、物品の横断面図である。
本開示の少なくとも１つの例による、ＦおよびＦｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－２）のアニール処理された注入材料の写真を示す図である。
本開示の少なくとも１つの例による、５５０℃で１０５分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、図２のガラスセラミックスの、波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）のプロットを示す図である。
本開示の少なくとも１つの例による、５５０℃で１０５分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、図２のガラスセラミックスの、波長の関数としての０．５ｍｍの経路長における透過率のプロットを示す図である。
本開示の少なくとも１つの例による、５５０℃で２４０分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、Ｆｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－７）の、波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）のプロットを示す図である。
本開示の少なくとも１つの例による、５５０℃で２４０分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、Ｆｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－７）の、波長の関数としての０．５ｍｍの経路長における透過率のプロットを示す図である。
本開示の少なくとも１つの例による、５５０℃で２４０分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、ＦおよびＦｅをドープした酸化モリブデンガラスセラミックス（例１－１０）の、波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）のプロットを示す図である。
本開示の少なくとも１つの例による、５５０℃で２４０分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、ＦおよびＦｅをドープした酸化モリブデンガラスセラミックス（例１－１０）の、波長の関数としての０．５ｍｍの経路長における透過率のプロットを示す図である。
本開示の例による、図３Ａ～図５Ｂ（例１－２、例１－７および例１－１０）のガラスセラミックスならびに比較用のＦｅおよびＴｉをドープしたガラスセラミックスの、波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）のプロットを示す図である。
本開示の例による、図３Ａ～図５Ｂ（例１－２、例１－７および例１－１０）のガラスセラミックスならびに比較用のＦｅおよびＴｉをドープしたガラスセラミックスの、波長の関数としての０．５ｍｍの経路長における透過率のプロットを示す図である。
本開示の例による、図３Ａ～図５Ｂ（例１－２、例１－７および例１－１０）のガラスセラミックスならびに比較用のＦｅおよびＴｉをドープしたガラスセラミックスの、０．５ｍｍの経路長における可視スペクトルにおける波長の関数としての透過率のプロットを示す図である。
本開示の例による、５５０℃で２４０分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、ＦおよびＭｎをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－１３、例１－１４および例１－１５）ならびに比較用のＣｄＳｅをドープしたガラスの、波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）のプロットを示す図である。
本開示の少なくとも１つの例による、５５０℃で２４０分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、Ｍｎをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－１７および例１－１８）の、波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）のプロットを示す図である。
本開示の少なくとも１つの例による、５５０℃で２４０分間熱処理し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、炉速で周囲温度まで冷却した、Ｍｎをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－１７および例１－１８）の、波長の関数としての０．５ｍｍの経路長における透過率のプロットを示す図である。
本開示の例による、熱処理を受けた、ＦおよびＦｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－１）のＸ線粉末回折（ＸＲＤ）プロットを示す図である。
本開示の例による、熱処理を受けた、ＦおよびＦｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－２）のＸ線粉末回折（ＸＲＤ）プロットを示す図である。
本開示の例による、熱処理を受けた、ＦおよびＦｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－２）のＸ線粉末回折（ＸＲＤ）プロットを示す図である。
本開示の例による、熱処理を受けた、ＦおよびＦｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－２）のＸ線粉末回折（ＸＲＤ）プロットを示す図である。
本開示の例による、熱処理を受けた、ＦおよびＦｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－３）のＸ線粉末回折（ＸＲＤ）プロットを示す図である。
本開示の例による、熱処理を受けた、ＦおよびＦｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－４）のＸ線粉末回折（ＸＲＤ）プロットを示す図である。
本開示の例による、熱処理を受けた、ＦおよびＦｅをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－５）のＸ線粉末回折（ＸＲＤ）プロットを示す図である。
本開示の例による、５５０℃で６０分間熱処理し、周囲温度まで熱風冷却した、ＦおよびＭｎをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－１３）のＸＲＤプロットを示す図である。
本開示の例による、５５０℃で６０分間熱処理し、周囲温度まで熱風冷却した、ＦおよびＭｎをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－１４）のＸＲＤプロットを示す図である。
本開示の例による、５５０℃で６０分間熱処理し、周囲温度まで熱風冷却した、ＦおよびＭｎをドープした酸化タングステンガラスセラミックス（例１－１５）のＸＲＤプロットを示す図である。
本開示の例による、５５０℃で６０分間熱処理し、周囲温度まで熱風冷却した、Ｆｅをドープした酸化モリブデンガラスセラミックス（例１－９）のＸＲＤプロットを示す図である。
本開示の例による、５５０℃で６０分間熱処理し、周囲温度まで熱風冷却した、Ｆｅをドープした酸化モリブデンガラスセラミックス（例１－１０）のＸＲＤプロットを示す図である。
本開示の例による、５５０℃で６０分間熱処理し、周囲温度まで熱風冷却した、Ｍｎをドープした酸化モリブデンガラスセラミックス（例１－１９）のＸＲＤプロットを示す図である。
本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載され、当業者には説明から明らかになるか、または特許請求の範囲および添付の図面とともに以下の説明に記載されているように本発明を実施することによって認識されるであろう。
本明細書で使用される場合、「および／または」という用語は、２つ以上の項目の列挙で使用される場合、列挙された項目のいずれか１つがそれ自体で採用され得ること、または列挙された項目の２つ以上の任意の組み合わせが採用され得ることを意味する。例えば、組成物が成分Ａ、Ｂおよび／またはＣを含むと記載されている場合、その組成物は、Ａ単独；Ｂ単独；Ｃ単独；ＡとＢとの組み合わせ；ＡとＣとの組み合わせ；ＢとＣとの組み合わせ；またはＡ、ＢおよびＣの組み合わせを含み得る。
本明細書において、第１と第２、上と下などの関係用語は、ある実体または行為を別の実体または行為から区別するためにのみ使用されており、そのような実体または行為の間に実際のいかなるそのような関係または順序も必ずしも要求したり暗示したりするものではない。
本開示の修正は、当業者および本開示を作成または使用する者に生じる。したがって、図面に示され、上述した実施形態は、単に例示を目的としたものであり、均等論をはじめとする特許法の原則に従って解釈される以下の特許請求の範囲により定められる本開示の範囲を限定することを意図したものではないことが理解される。
記載された開示の構造、および他の構成要素が、特定の材料に限定されないことは、当業者によって理解されるであろう。本明細書に開示された開示の他の例示的な実施形態は、本明細書に別段の記載がない限り、多種多様な材料から形成され得る。
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、ならびに他の数量および特性が、正確ではなく、正確である必要もないが、許容範囲、変換係数、四捨五入、測定誤差などや、当業者に知られている他の要因を反映して、所望に応じて、近似的および／またはより大きくてもより小さくてもよいことを意味する。数値または範囲の端点を記述する際に「約」という用語が使用されている場合、本開示は言及されている特定の値または端点を含むと理解されるべきである。本明細書中の数値または範囲の端点が「約」と記載されているか否かにかかわらず、数値または範囲の端点は、「約」によって修正されているものと、「約」によって修正されていないものの２つの実施形態を含むことを意図している。さらに、各範囲の端点は、他の端点との関係においても、他の端点とは独立しても有効であることが理解されるであろう。
特に指定のない限り、すべての組成物は、バッチ状態（as-batched）のモルパーセント（モル％）を単位として表される。当業者に理解されるように、様々な溶融成分（例えば、フッ素、アルカリ金属、ホウ素など）は、その成分の溶融中に（例えば、蒸気圧、溶融時間および／または溶融温度の関数として）異なるレベルの揮発を受ける可能性がある。つまり、そのような成分に関連して使用されるバッチ状態のモルパーセント値は、最終的な溶融時の物品におけるこれらの成分の±０．２モル％以内の値を含むことを意図している。上述のことを念頭に置いて、最終物品とバッチ状態の組成物との間の実質的な組成の同等性が期待される。
本開示において、「バルク」、「バルク組成」および／または「全体組成」という用語は、物品全体の全体組成を含むことを意図しており、これは、結晶相および／またはセラミックス相の形成に起因してバルク組成とは異なる可能性のある「局所組成」または「局所化された組成」とは区別することができる。
同様に本明細書で使用される場合、「物品」、「ガラス物品」、「セラミックス物品」、「ガラスセラミックス」、「ガラス要素」、「ガラスセラミックス物品」という用語は、互換的に使用されてもよく、それらの最も広い意味で、ガラスおよび／またはガラスセラミックス材料で全体的または部分的に作られた任意の物体を含むものである。
本明細書で使用される場合、「ガラス状態」とは、結晶化せずに剛性状態に冷却されたフュージョン生成物である、本開示の物品内の無機非晶質相材料を指す。本明細書で使用される場合、「ガラスセラミックス状態」とは、ガラス状態と、本明細書に記載される「結晶相」および／または「結晶性析出物」との双方を含む、本開示の物品内の無機材料を指す。
本明細書で使用される場合、「透過度」、「透過率」、「光透過率」および「全透過率」とは、本開示において互換的に使用され、吸収、散乱および反射を考慮した外部透過率または透過率を指す。フレネル反射は、本明細書で報告される透過度および透過率の値から差し引かれない。さらに、特定の波長範囲で参照される任意の全透過率の値は、指定された波長範囲で測定された全透過率の値の平均値として与えられる。さらに、同様に本明細書で使用される場合、「平均吸光度」は、（２－ｌｏｇ（平均透過率（％）））／経路長として与えられる。
本明細書で使用される場合、「光学密度単位」、「ＯＤ」および「ＯＤ単位」は、ＯＤ＝－ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）で与えられる分光計で測定される、試験された材料の吸光度の尺度として一般的に理解される光学密度単位を指すために、本開示で互換的に使用される。ここで、Ｉ０はサンプルに入射する光の強度であり、Ｉはサンプルを透過する光の強度である。さらに、本開示で使用される「ＯＤ／ｍｍ」または「ＯＤ／ｃｍ」という用語は、光学密度単位（すなわち、光学分光計によって測定されたもの）をサンプルの厚さ（例えば、ミリメートルまたはセンチメートルの単位）で割ることによって決定される、吸光度の正規化された尺度である。さらに、特定の波長域で参照される光学密度単位（例えば、２８０ｎｍ～３８０ｎｍのＵＶ波長では３．３ＯＤ／ｍｍ～２４．０ＯＤ／ｍｍ）は、指定された波長域での光学密度単位の平均値として与えられる。
同様に本明細書で使用される場合、「シャープなカットオフ波長」および「カットオフ波長」という用語は互換的に使用され、３２０ｎｍ～５２５ｎｍの範囲内のカットオフ波長を指し、ガラスセラミックスにおいて、カットオフ波長（λｃ）より下での透過率に比べてカットオフ波長（λｃ）より上での透過率が大幅に高い。カットオフ波長（λｃ）とは、ガラスセラミックスの所定のスペクトルにおける「吸収限界波長」と「高透過限界波長」との中間に位置する波長である。「吸収限界波長」とは、透過率が５％の波長と規定され、「高透過波長」とは、透過率が７２％の波長と定義される。
本明細書で使用される場合、「ヘイズ」という用語は、１ｍｍの透過経路を有するサンプルにおいて、±２．５°の入射角の外側に散乱した透過光のパーセンテージを指し、ＡＳＴＭ手順Ｄ１００３に従って測定したものである。
本開示のガラスセラミックスならびにガラスセラミックスの材料および物品に関連して、圧縮応力および圧縮深さ（「ＤＯＣ」）は、市販の機器、本明細書で特に断りのない限り、例えばGlasStress, Ltd.（エストニア・タリン）製の散乱光ポラリスコープＳＣＡＬＰ２２０および付属のソフトウェアバージョン５、または折原製作所（日本・東京）製のＦＳＭ－６０００を用いて表面応力を評価することによって測定される。両機器は光学リタデーションを測定するが、このリタデーションは被検査材料の応力光学係数（「ＳＯＣ」）を介して応力に変換されなければならない。したがって、応力測定は、ガラスの複屈折に関連するＳＯＣの正確な測定に依存する。ＳＯＣそのものは、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題する、ＡＳＴＭ規格Ｃ７７０－９８（２０１３）に記載されている手順Ｃの修正版（「修正手順Ｃ」）に従って測定され、上記文献の内容全体を、参照により本明細書に援用するものとする。修正手順Ｃには、厚さ５～１０ｍｍおよび直径１２．７ｍｍのガラスまたはガラスセラミックス製のディスクを試験片として使用することが含まれる。このディスクは、等方性で均質であり、両面が研磨されて平行になるようにコアドリルで加工されている。修正手順Ｃには、ディスクに加えられる最大力Ｆｍａｘを計算することも含まれる。この力は、少なくとも２０ＭＰａの圧縮応力を発生させるのに十分なものでなければならない。Ｆｍａｘは、次の式を用いて計算される：
Ｆｍａｘ＝７．８５４＊Ｄ＊ｈ
式中、Ｆｍａｘは最大力（Ｎ）、Ｄはディスクの直径（ｍｍ）、ｈは光路の厚さ（ｍｍ）である。各力を加えるごとに、次の式を用いて応力が算定される：
σ（ＭＰａ）＝８Ｆ／（π＊Ｄ＊ｈ）
式中、Ｆは力（Ｎ）、Ｄはディスクの直径（ｍｍ）、ｈは光路の厚さ（ｍｍ）である。
Ｆｍａｘ＝７．８５４＊Ｄ＊ｈ
式中、Ｆｍａｘは最大力（Ｎ）、Ｄはディスクの直径（ｍｍ）、ｈは光路の厚さ（ｍｍ）である。各力を加えるごとに、次の式を用いて応力が算定される：
σ（ＭＰａ）＝８Ｆ／（π＊Ｄ＊ｈ）
式中、Ｆは力（Ｎ）、Ｄはディスクの直径（ｍｍ）、ｈは光路の厚さ（ｍｍ）である。
本明細書で特に断りのない限り、「実質的に含まない」という用語は、指定された元素または成分（例えば、Ｃｄ、Ｓｅ）が、参照されるガラス、ガラスセラミックスまたは物品に意図的または目的をもって含まれておらず、指定された元素または成分の測定可能な量が５００ｐｐｍ未満であることを意味する。
本開示の物品は、本明細書で概説した組成物の１つ以上を有するガラスおよび／またはガラスセラミックスで構成されている。物品は、耐引っかき性、強度、軽量、比較的低い加工コスト、ならびにポータブル電子デバイスのハウジングおよび構造部品としてや、光学要素および光学フィルタとして使用するのに適した特定の光学特性を有する。つまり、本開示の物品は、多くの用途に採用することができる。例えば、物品は、多くの光学関連および／または審美的な用途における基板、フィルタ、要素、レンズ、カバーおよび／または他の要素の形で採用することができる。別の例として、物品は、ノートブックコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ポータブルナビゲーションデバイス（ＰＮＤ）、メディアプレーヤ、携帯電話、ポータブルインベントリデバイス（ＰＩＤ）、および他のポータブルコンピューティングデバイスのためのハウジング、カバー、エンクロージャなどとして採用することができる。
総じて、本開示の物品は、バッチ状態の組成物から形成され、ガラス状態でキャストされる。物品は、後にアニール処理および／または熱的に加工（例えば、熱処理）を行い、複数のセラミックスまたは結晶状の粒子、析出物などを有するガラスセラミックス状態を形成してもよい。採用されたキャスト技術、キャストされたガラスの量、およびキャスト形状に応じて、物品は容易に結晶化し、追加の熱処理なしにガラスセラミックスになることがある（例えば、本質的にガラスセラミックス状態にキャストされることがある）と理解されるであろう。成形後の熱加工を採用した例では、物品の一部、大部分、実質的に全部、または全部が、ガラス状態からガラスセラミックス状態に変換されてもよい。つまり、物品の組成物は、ガラス状態および／またはガラスセラミックス状態に関連して記載されることがあるが、物品の局所的な部分が異なる組成を有する（すなわち、セラミックスまたは結晶性析出物の形成に起因する）にもかかわらず、物品のバルク組成は、ガラス状態とガラスセラミックス状態との間で変換されても実質的に変化しないままであり得る。
様々な例によると、物品は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＷＯ３および／またはＭＯ３、Ｆｅ２Ｏ３および／またはＭｎＯ２、ならびにＲ２Ｏを含むことができ、ここで、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である。さらに、物品は、ＲＯおよび／または多数のドーパントを含むことができ、ここで、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｎＯのうちの１つ以上である。本明細書で提供される教示から逸脱することなく、多数の他の成分（例えば、Ｆ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｐ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｌａ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＳｎＯ２など）が物品に含まれ得ることが理解されるであろう。
ここで図１を参照すると、本開示によるガラスおよび／またはガラスセラミックス組成物を有する基板１４を含む物品１０が示されている。物品１０は、多くの用途に採用することができる。例えば、物品１０および／または基板１４は、多くの光学関連および／または審美的な用途において、基板、要素、カバー、および他の要素の形で採用することができる。
基板１４は、一対の対向する主面１８および２２の範囲を定めるか、または一対の対向する主面１８および２２を含む。物品１０のいくつかの例では、基板１４は、圧縮応力領域２６を含む。図１に示すように、圧縮応力領域２６は、主面１８から基板内の第１の選択された深さ３０まで延在する。いくつかの例では、基板１４は、主面１８から第２の選択された深さ（図示せず）まで延在する類似の圧縮応力領域２６を含む。さらに、いくつかの例では、複数の圧縮応力領域２６が、基板１４の主面１８，２２および／または縁部から延在していてもよい。基板１４は、その表面積の範囲を定めるために、選択された長さおよび幅、または直径を有していてもよい。基板１４は、その長さおよび幅、または直径によって範囲が定められる基板１４の主面１８と２２との間に、少なくとも１つの縁部を有していてもよい。基板１４はまた、選択された厚さを有していてもよい。
本明細書で使用される場合、「選択された深さ」（例えば、選択された深さ３０）、「圧縮の深さ」および「ＤＯＣ」は、本明細書に記載される基板１４の応力が圧縮力から引張力に変化する深さの範囲を定めるために互換的に使用される。ＤＯＣは、イオン交換処理に応じて、表面応力計、例えばＦＳＭ－６０００、または散乱光ポラリスコープ（ＳＣＡＬＰ）によって測定してもよい。カリウムイオンをガラス基板に交換することによって、ガラスまたはガラスセラミックス組成物を有する基板１４に応力を発生させる場合には、表面応力計を用いてＤＯＣが測定される。ナトリウムイオンをガラス物品に交換することによって応力を発生させる場合には、ＳＣＡＬＰを用いてＤＯＣが測定される。カリウムイオンとナトリウムイオンとの双方をガラスに交換することによって、ガラスまたはガラスセラミックス組成物を有する基板１４に応力を発生させる場合には、ナトリウムの交換深さがＤＯＣを示し、カリウムイオンの交換深さが圧縮応力の大きさの変化を示す（ただし、圧縮力から引張力への応力の変化は示さない）と考えられるので、ＤＯＣはＳＣＡＬＰによって測定され、そのようなガラス基板のカリウムイオンの交換深さは、表面応力計によって測定される。同様に本明細書で使用される場合、「最大圧縮応力」とは、基板１４の圧縮応力領域２６内の最大圧縮応力と定義される。いくつかの例では、最大圧縮応力は、圧縮応力領域２６の範囲を定める１つ以上の主面１８および２２で、または当該主面に近接して得られる。他の例では、最大圧縮応力は、１つ以上の主面１８および２２と、圧縮応力領域２６の選択された深さ３０との間で得られる。
図１に例示的に示されている物品１０のいくつかの例では、基板１４は、化学的に強化されたアルミノホウケイ酸塩のガラスまたはガラスセラミックスから選択される。例えば、基板１４は、１０μｍよりも大きい第１の選択された深さ３０まで延在する圧縮応力領域２６を有し、１５０ＭＰａよりも大きい最大圧縮応力を伴う、化学的に強化されたアルミノホウケイ酸塩のガラスまたはガラスセラミックスから選択されることができる。更なる例では、基板１４は、２５μｍよりも大きい第１の選択された深さ３０まで延在しかつ４００ＭＰａよりも大きい最大圧縮応力を有する圧縮応力領域２６を有する、化学的に強化されたアルミノホウケイ酸塩のガラスまたはガラスセラミックスから選択される。物品１０の基板１４はまた、主面１８および２２の１つ以上から、選択された１つ以上の深さ３０まで延在し、かつ１５０ＭＰａよりも大きい、２００ＭＰａよりも大きい、２５０ＭＰａよりも大きい、３００ＭＰａよりも大きい、３５０ＭＰａよりも大きい、４００ＭＰａよりも大きい、４５０ＭＰａよりも大きい、５００ＭＰａよりも大きい、５５０ＭＰａよりも大きい、６００ＭＰａよりも大きい、６５０ＭＰａよりも大きい、７００ＭＰａよりも大きい、７５０ＭＰａよりも大きい、８００ＭＰａよりも大きい、８５０ＭＰａよりも大きい、９００ＭＰａよりも大きい、９５０ＭＰａよりも大きい、１０００ＭＰａよりも大きい最大圧縮応力、およびこれらの値の間のすべての最大圧縮応力レベルを有する、１つ以上の圧縮応力領域２６を含んでいてもよい。いくつかの例では、最大圧縮応力は、２０００ＭＰａ以下である。さらに、圧縮の深さ（ＤＯＣ）または第１の選択された深さ３０は、基板１４の厚さおよび圧縮応力領域２６の発生に関連する加工条件に応じて、１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、２５μｍ以上、３０μｍ以上、３５μｍ以上、およびさらに高い深さに設定することができる。いくつかの例では、ＤＯＣは、基板１４の厚さ（ｔ）の０．３倍以下であり、例えば、０．３＊ｔ、０．２８＊ｔ、０．２６＊ｔ、０．２５＊ｔ、０．２４＊ｔ、０．２３＊ｔ、０．２２＊ｔ、０．２１＊ｔ、０．２０＊ｔ、０．１９＊ｔ、０．１８＊ｔ、０．１５＊ｔ、０．１０＊ｔ、およびそれらの間のすべての値である。
以下でより詳細に説明されるように、物品１０は、バッチ状態の組成物から形成され、ガラス状態でキャストされる。物品１０は、後にアニール処理および／または熱的に加工（例えば、熱処理）を行い、複数のセラミックスまたは結晶状粒子を有するガラスセラミックス状態を形成してもよい。採用したキャスト技術に応じて、物品１０は容易に結晶化し、追加の熱処理なしにガラスセラミックスになることがある（例えば、本質的にガラスセラミックス状態にキャストされることがある）と理解されるであろう。成形後の熱加工を採用した例では、物品１０の一部、大部分、実質的に全部、または全部が、ガラス状態からガラスセラミックス状態に変換されてもよい。つまり、物品１０の組成物は、ガラス状態および／またはガラスセラミックス状態に関連して記載されることがあるが、物品１０の局所的な部分が異なる組成を有する（すなわち、セラミックスまたは結晶性析出物の形成に起因する）にもかかわらず、物品１０のバルク組成は、ガラス状態とガラスセラミックス状態との間で変換されても実質的に変化しないままであり得る。さらに、組成物はバッチ状態の観点から記載されているが、当業者であれば、物品１０のどの成分が溶融プロセスで揮発する（すなわち、バッチ状態の組成物と比べて物品１０中の存在量が少なくなる）可能性があり、他の成分は揮発しないことを認識するであろうことが理解されるであろう。
様々な例によると、物品１０は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＷＯ３および／またはＭＯ３、Ｆｅ２Ｏ３および／またはＭｎＯ２、ならびにＲ２Ｏを含むことができ、ここで、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である。物品１０はまた、ＲＯおよび／または多数のドーパント（例えば、ＳｎＯ２、Ｆ、Ｐ２Ｏ５など）を含むことができ、ここで、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよびＺｎＯのうちの１つ以上である。特に断りのない限り、ガラス組成は、溶融るつぼ中でのバッチ状態のモル百分率（モル％）に対応する。
物品１０は、４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２、または４５モル％～７５モル％のＳｉＯ２、または５０モル％～７０モル％のＳｉＯ２、または５０モル％～７５モル％のＳｉＯ２、または５０モル％～５６モル％のＳｉＯ２を有していてもよい。例えば、物品１０は、４２モル％、４４モル％、４６モル％、４８モル％、５０モル％、５２モル％、５４モル％、５６モル％、５８モル％、６０モル％、６２モル％、６４モル％、６６モル％、６８モル％、７０モル％、７２モル％、７４モル％、７６モル％、または７８モル％のＳｉＯ２を有していてもよい。ＳｉＯ２の上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０は、３モル％～１５モル％のＡｌ２Ｏ３、または５モル％～１５モル％のＡｌ２Ｏ３、または７モル％～１５モル％のＡｌ２Ｏ３、または８モル％～１５モル％のＡｌ２Ｏ３、または７モル％～１２モル％のＡｌ２Ｏ３、または１０モル％～１２モル％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてもよい。例えば、物品１０は、３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１１モル％、１２モル％、１３モル％、１４モル％、または１５モル％のＡｌ２Ｏ３を有していてもよい。Ａｌ２Ｏ３の上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０は、ＷＯ３および／またはＭｏＯ３を含む。ＷＯ３とＭｏＯ３とを組み合わせた量は、本明細書では「ＷＯ３＋ＭｏＯ３」と呼ばれ、ここで、「ＷＯ３＋ＭｏＯ３」は、ＷＯ３単独、ＭｏＯ３単独、またはＷＯ３とＭｏＯ３との組み合わせを指すことが理解される。例えば、ＷＯ３＋ＭｏＯ３は、１モル％～１８モル％、または２モル％～１０モル％、または２モル％～８モル％、または３．５モル％～８モル％、または３モル％～６モル％であってもよい。ＷＯ３に関して、物品１０は、０モル％～１８モル％、または１モル％～１５モル％、または２モル％～１５モル％、または１モル％～７モル％、または３モル％～７モル％、または２モル％～４モル％を有していてもよい。例えば、物品は、０モル％、１モル％、２モル％、３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１１モル％、１２モル％、１３モル％、または１４モル％のＷＯ３を有していてもよい。ＭｏＯ３に関して、物品１０は、０モル％～１８モル％、または１モル％～１５モル％、または２モル％～１５モル％、または２モル％～５モル％、または１モル％～７モル％、または１モル％～４モル％を有していてもよい。例えば、物品は、０モル％、１モル％、２モル％、３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１１モル％、１２モル％、１３モル％、または１４モル％のＭｏＯ３を有していてもよい。ＷＯ３、ＷＯ３＋ＭｏＯ３、および／またはＭｏＯ３の量の上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０は、３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３、または３モル％～２５モル％のＢ２Ｏ３、または１０モル％～２０モル％のＢ２Ｏ３、または１０モル％～１５モル％のＢ２Ｏ３を含んでいてもよい。例えば、物品１０は、３モル％、５モル％、１０モル％、１５モル％、２０モル％、２５モル％、３０モル％、３５モル％、４０モル％、４５モル％、または５０モル％のＢ２Ｏ３を有していてもよい。Ｂ２Ｏ３の上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０は、少なくとも１つのアルカリ金属酸化物を含んでいてもよい。アルカリ金属酸化物は、化学式Ｒ２Ｏで表されてもよく、ここで、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏおよび／またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上である。物品１０は、０モル％～２０モル％、または０モル％～１５モル％、または５モル％～１５モル％、または８モル％～１５モル％、または１０モル％～１５モル％のＲ２Ｏを有していてもよい。例えば、物品１０は、０モル％、１モル％、１．１モル％、２モル％、３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１１モル％、１２モル％、１３モル％、１４モル％、１５モル％、１６モル％、１７モル％、１８モル％、１９モル％、または２０モル％のＲ２Ｏを有していてもよい。Ｒ２Ｏの上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０は、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３（すなわち、Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３との量の差）が、－１２モル％～＋４モル％、または－７モル％～＋４モル％、または－３モル％～＋４モル％、または０モル％～＋４モル％、または＋０．５モル％～＋４モル％、または＋１モル％～＋４モル％、または＋１モル％～＋３モル％、または＋１モル％～＋２モル％であるようなアルカリ金属含有量を有する。Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３の上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。本明細書で規定されるＲ２ＯとＡｌ２Ｏ３との差は、酸化タングステンと相互作用する過剰なアルカリ金属カチオンの利用可能性に影響を与え、それによって、アルカリ金属タングステンブロンズ、例えば非化学量論的なタングステン亜酸化物（ｘ＞０．３のＭｘＷＯ３結晶）および化学量論的なアルカリ金属タングステン酸塩（例えば、Ｎａ２ＷＯ４）の形成を調節またはその他の方法で制御する。理論に拘束されるものではないが、物品１０のガラス中にアルカリ金属が過剰に存在することで、より多くのアルカリ金属がタングステン結晶中にインターカレートして、より高いドーパント濃度のブロンズ結晶を形成することが可能になり、これにより、様々なレベルの結晶化（例えば、溶融後の熱処理を通じて）の際に更なる吸光度変化をもたらすことができる。別の言い方をすれば、過剰なアルカリ金属レベルは、ＭｘＷＯ３結晶の化学量論比のより大きな変化を可能にし、その結果、吸光度の変化に現れるバンドギャップエネルギーのより大きなシフトが生じることになる。
物品は、Ｆｅ２Ｏ３および／またはＭｎＯ２を含む。Ｆｅ２Ｏ３とＭｎＯ２とを組み合わせた量は、本明細書では「Ｆｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２」と呼ばれ、ここで、「Ｆｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２」は、Ｆｅ２Ｏ３単独、ＭｎＯ２単独、またはＦｅ２Ｏ３とＭｎＯ２との組み合わせを指すことが理解される。例えば、Ｆｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２は、０．１モル％～５モル％、または０．１モル％～２モル％、または０．１モル％～１．５モル％、または０．２モル％～１モル％であってもよい。Ｆｅ２Ｏ３に関して、物品１０は、０．１モル％～５モル％、または０．１モル％～２モル％、または０．１モル％～１．５モル％、または０．２モル％～１モル％を有していてもよい。例えば、物品は、０．１モル％、０．２モル％、０．３モル％、０．４モル％、０．５モル％、０．６モル％、０．７モル％、０．８モル％、０．９モル％、１モル％、１．１モル％、１．２モル％、１．３モル％、１．４モル％、１．５モル％、２モル％、２．５モル％、３モル％、３．５モル％、４モル％、４．５モル％、または５モル％のＦｅ２Ｏ３を有していてもよい。ＭｎＯ２に関して、物品１０は、０．１モル％～５モル％、または０．１モル％～２モル％、または０．１モル％～１．５モル％、または０．２モル％～１モル％を有していてもよい。例えば、物品は、０．１モル％、０．２モル％、０．３モル％、０．４モル％、０．５モル％、０．６モル％、０．７モル％、０．８モル％、０．９モル％、１モル％、１．１モル％、１．２モル％、１．３モル％、１．４モル％、１．５モル％、２モル％、２．５モル％、３モル％、３．５モル％、４モル％、４．５モル％、または５モル％のＭｎＯ２を有していてもよい。Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２、および／またはＭｎＯ２の量の上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０はまた、少なくとも１つのアルカリ土類金属酸化物および／またはＺｎＯを含んでいてもよい。アルカリ土類金属酸化物は、化学式ＲＯで表されてもよく、ここで、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのうちの１つ以上である。ＲＯはまた、ＺｎＯを含んでいてもよい。物品１０は、０モル％～５モル％のＲＯ、または０モル％～３モル％のＲＯ、または０モル％～２モル％のＲＯ、または０．１モル％～２モル％のＲＯ、または０モル％～１モル％のＲＯ、または０．０１モル％～１モル％のＲＯ、または０．０５モル％～０．５モル％のＲＯを含んでいてもよい。ＲＯ（ＺｎＯを含む）の上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。様々な例によると、Ｒ２Ｏの量は、ＲＯおよび／またはＺｎＯの量よりも多くてもよい。さらに、物品１０の実施形態は、ＲＯおよび／またはＺｎＯを実質的に含んでいなくてもよい。
物品１０はまた、０．０１モル％～１モル％のＳｎＯ２、または０．０５モル％～０．５モル％のＳｎＯ２、または０．１モル％～０．５モル％のＳｎＯ２、または０．１５モル％～０．５モル％のＳｎＯ２を含んでいてもよい。例えば、物品１０は、０．０１モル％のＳｎＯ２、０．０２モル％のＳｎＯ２、０．０３モル％のＳｎＯ２、０．０４モル％のＳｎＯ２、０．０５モル％のＳｎＯ２、０．０６モル％のＳｎＯ２、０．０７モル％のＳｎＯ２、０．０８モル％のＳｎＯ２、０．０９モル％のＳｎＯ２、０．１モル％のＳｎＯ２、０．５モル％のＳｎＯ２、または１モル％のＳｎＯ２を含んでいてもよい。ＳｎＯ２の上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。理論に拘束されるものではないが、物品１０および本開示の組成物中の酸化スズのレベルは、タングステンブロンズ結晶の部分的な還元において重要な役割を果たすことができ（例えば、組成物中の過剰なアルカリ金属含有量とある程度の相乗効果を伴う）、これは、更なる化学量論的変化（すなわち、より多くのＷ６＋をＷ５＋に還元するのに必要なＭｘＷＯ３非化学量論的結晶におけるより大きなｘ値）を得ることを大いに促進し得る成分である。
様々な例によると、物品１０に、Ｐ（Ｐ２Ｏ５の形で）および／またはＦ（Ｆ－イオンの形で）をドープすることができる。例えば、物品１０は、０モル％～３モル％のＰ２Ｏ５、または０モル％～２モル％のＰ２Ｏ５、または０モル％～１．５モル％のＰ２Ｏ５を含んでいてもよい。物品１０はまた、０モル％～１５モル％のＦ、または１モル％～１０モル％のＦ、または３モル％～７モル％のＦ、または４モル％～８モル％のＦを含んでいてもよい。さらに、Ｐ２Ｏ５および／またはＦの上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが、物品１０および本開示の組成物における使用のために企図される。理論に拘束されるものではないが、Ｐ２Ｏ５および／またはＦを含む物品１０は、これらのドーパントが一定量のＳｉＯ２を犠牲にして添加されることができるため、粘度の観点から「より柔らかい」ものとすることができる。さらに、そのような「より柔らかい」組成物は、アルカリ金属酸化物と競合するＳｉＯ２が少ないため、Ｗ含有結晶へのアルカリ金属酸化物の分配を増加させることができる。さらに、これらの「より柔らかい」組成物に関連する粘度曲線の増加は、アルカリ金属酸化物のタングステン結晶への拡散速度にも影響を与えることができる。Ｗ含有結晶へのアルカリ金属酸化物の分配が増加すると、１つの組成物で熱処理を変えることにより、更なる吸光度変化効果を得ることができる。
様々な例では、物品１０は、ＣｄおよびＳｅを実質的に含まない。本明細書で特に断りのない限り、「実質的に含まない」という用語は、指定された元素または成分が物品１０に意図的に含まれておらず、物品１０に存在する測定可能な量が５００ｐｐｍ未満であることを意味する。いくつかの実施形態では、物品１０は、Ｃｄ、Ｓｅおよび／またはＲＣＲＡに基づく規制の対象となる他の元素を実質的に含まないことができる。
様々な例によると、物品１０は、紫外線、可視光線、色光線および／または近赤外線の吸光度を変化させるために、Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵからなる群から選択される少なくとも１つのドーパントをさらに含んでいてもよい。ガラス組成物中のドーパントの濃度は、０．０００１モル％～１．０モル％、０．０００１モル％～０．５モル％、または０．０００１モル％～０．１モル％とすることができる。例えば、物品１０は、０．０００１モル％、０．００１モル％、０．０１モル％、０．１モル％、０．５モル％、または１モル％の濃度で、前述のドーパントのいずれか１つ以上を含んでいてもよい。これらのドーパントの上述の範囲の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３＋ＭｏＯ３、Ｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２、Ｒ２Ｏ、ＲＯ、Ｐ２Ｏ５、Ｆ、ＳｎＯ２、およびドーパントの上述の各組成物および組成範囲は、本明細書で概説したガラスの他の成分の任意の他の組成物および／または組成範囲と一緒に使用してもよいことが理解されるであろう。例えば、第１Ａ表、第１Ｂ表および第１Ｃ表は、物品１０の例示的な組成範囲をバッチ状態のモル％で提供する。
従来のタングステンまたはタングステン／モリブデン混合物を含有するアルカリ金属ガラスの形成は、溶融プロセス中に溶融成分が分離することによって阻害されてきた。溶融プロセス中にガラス成分が分離することで、溶融ガラス内のタングステン酸アルカリ金属塩、ひいてはそのような溶融物からキャストされた物品の固溶限界が認識される結果となった。従来、タングステン、モリブデン、またはタングステン／モリブデン混合溶融物がわずかでも過アルカリ性（例えば、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３＝０．２５モル％以上）の場合、溶融したホウケイ酸塩ガラスは、ガラスと高密度な液体の第２の相との双方を形成した。タングステン酸アルカリ金属塩の第２の相の濃度は、十分な混合、高温での溶融、および少量のバッチサイズ（約１０００ｇ）の採用によって最小限に抑えることができたが、完全に排除することはできず、有害な第２の結晶相の形成につながった。このタングステン酸アルカリ金属塩相の形成は、酸化タングステンと任意の酸化モリブデンとが、「遊離」または「結合していない」アルカリ金属炭酸塩と反応する溶融物の初期段階で起こると考えられている。形成されたホウケイ酸塩ガラスと比べてタングステン酸アルカリ金属塩およびモリブデン酸アルカリ金属塩の密度が高いことから、それは急速に偏析および／または層状化し、るつぼの底に溜まり、密度が大きく異なるためにガラス内に急速には溶解しない。Ｒ２Ｏ成分は、ガラス組成物に有益な特性を提供し得るため、溶融物中のＲ２Ｏ成分の存在を単に減少させることは望ましくない可能性がある。タングステンおよび／またはモリブデンが偏析すると、それによりガラスを飽和させることが困難になり、したがって、ガラスから結晶化して本明細書に記載される析出物を形成することが困難になる。
均質な単相のＷ含有、単相のＭｏ含有、またはＷおよびＭｏ混合相含有の過アルカリ性溶融物が、「結合した」アルカリ金属の使用により得られることが発見された。本開示において、「結合した」アルカリ金属は、アルミニウム、ホウ素、および／またはケイ素原子に結合している酸素イオンに結合しているアルカリ金属元素であり、一方で、「遊離」または「結合していない」アルカリ金属は、ケイ素、ホウ素、またはアルミニウム原子に既に結合している酸素イオンに結合していないアルカリ金属の炭酸塩、硝酸塩、または硫酸塩である。例示的な結合したアルカリ金属としては、長石、霞石、ホウ砂、リシア輝石、他のナトリウムまたはカリウムの長石、アルカリ金属アルミニウムケイ酸塩および／またはアルカリ金属と１つ以上のアルミニウムおよび／またはケイ素原子とを含む他の酸化物組成物を挙げることができる。結合した形態でアルカリ金属を導入することにより、アルカリ金属は、溶融物中に存在するＷおよび／またはＭｏと反応して高密度のタングステン酸アルカリ金属塩および／またはモリブデン酸アルカリ金属塩の液体を形成することができない。さらに、このバッチ材料の変更により、タングステン酸アルカリ金属塩および／またはモリブデン酸アルカリ金属塩の第２の相を形成することなく、強過アルカリ性組成物（例えば、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３＝２．０モル％以上）の溶融を可能にすることができる。これにより、溶融温度および混合方法を変化させても、単相の均質なガラスを製造することが可能になった。タングステン酸アルカリ金属相とホウケイ酸塩ガラスとは完全には混じり合わないので、長時間の撹拌により２つの相を混合して単相の物品をキャストすることも可能であることが理解されるであろう。
ガラス溶融物がキャストされ、ガラス状態の物品に固化されると、物品１０は、物品１０内に結晶相を形成または変化させるために、アニール処理、熱処理、またはその他の方法で熱的に加工を行ってもよい。したがって、物品１０は、ガラス状態からガラスセラミックス状態へと変わってもよい。ガラスセラミックス状態の結晶相は、様々な形態をとることができる。様々な例によると、結晶相は、物品１０の熱処理された領域内で、複数の析出物、例えば均一に分布した析出物として形成される。つまり、析出物は、総じて結晶構造を有していてもよい。ガラスセラミックス状態は、２つ以上の結晶相を含んでいてもよい。
本明細書で使用される場合、「結晶相」とは、本開示の物品内の無機材料であって、３次元的に周期的なパターンで配列された原子、イオンまたは分子から構成される固体を指す。さらに、本開示で参照される「結晶相」は、明示的に別段の定めがない限り、以下の方法で存在すると判定される。第一に、粉末Ｘ線回折（「ＸＲＤ」）を用いて、結晶性析出物の存在を検出する。第二に、（例えば、析出物のサイズ、数量および／または化学的性質のために）ＸＲＤがうまくいかなかった場合、ラマン分光法（「ラマン」）を用いて、結晶性析出物の存在を検出する。任意に、透過型電子顕微鏡（「ＴＥＭ」）を用いて、ＸＲＤおよび／またはラマン技術により得られた結晶性析出物の測定結果を目視で確認するか、またはその他の方法で実体化する。特定の状況では、析出物の数量および／またはサイズは、析出物の目視確認が特に困難であると分かるほど小さい可能性がある。つまり、ＸＲＤおよびラマンのより大きなサンプルサイズは、より多くの数量の材料をサンプリングして析出物の存在を判定するために有利であり得る。
結晶性析出物は、総じて棒状または針状の形態を有していてもよい。析出物は、１ｎｍ～５００ｎｍ、または１ｎｍ～４００ｎｍ、または１ｎｍ～３００ｎｍ、または１ｎｍ～２５０ｎｍ、または１ｎｍ～２００ｎｍ、または１ｎｍ～１００ｎｍ、または１ｎｍ～７５ｎｍ、または１ｎｍ～５０ｎｍ、または５ｎｍ～５０ｎｍ、または１ｎｍ～２５ｎｍ、または１ｎｍ～２０ｎｍ、または１ｎｍ～１０ｎｍの最長の長さ寸法を有していてもよい。析出物のサイズは、電子顕微鏡を用いて測定してもよい。本開示において、「電子顕微鏡」という用語は、まず走査型電子顕微鏡を用いて析出物の最長の長さを目視で測定し、析出物を解像できない場合には、次に透過型電子顕微鏡を用いて測定することを意味する。結晶性析出物は、総じて棒状または針状の形態を有していてもよいので、析出物は、５ｎｍ～５０ｎｍ、または２ｎｍ～３０ｎｍ、または２ｎｍ～１０ｎｍ、または２ｎｍ～７ｎｍの幅を有していてもよい。析出物のサイズおよび／または形態は、均質、実質的に均質であってもよく、または変化してもよいことが理解されるであろう。
析出物の比較的小さいサイズは、析出物によって散乱される光の量を低減するのに有利であり、ガラスセラミックス状態にあるときに物品１０の高い光学的透明性につながり得る。以下でより詳細に説明されるように、析出物のサイズおよび／または数量は、物品１０の異なる部分が異なる光学的特性を有するように、物品１０全体で変化させてもよい。例えば、析出物が存在する物品１０の部分は、異なる析出物（例えば、サイズおよび／または数量）が存在する物品１０の部分および／または析出物が存在しない物品１０の部分と比較して、吸光度、色、反射率、光の透過率、および／または屈折率の変化をもたらすことができる。
析出物は、酸化タングステン、酸化モリブデン、または酸化タングステンと酸化モリブデンに鉄および／またはマンガンを加えたもので構成されていてもよい。結晶相には、結晶相の０．１モル％～１００モル％で、以下のうちの少なくとも１つの酸化物：（ｉ）Ｗ＋Ｆｅおよび／またはＭｎ；（ｉｉ）Ｍｏ＋Ｆｅおよび／またはＭｎ；（ｉｉｉ）Ｍｏ＋Ｗ＋Ｆｅおよび／またはＭｎ；ならびに（ｉｖ）（ｉ）～（ｉｉｉ）のいずれかとアルカリ金属カチオンとが含まれる。理論に拘束されるものではないが、物品１０の熱加工（例えば、熱処理）中に、タングステンおよび／またはモリブデンのカチオンが、鉄および／またはマンガンのカチオンとともに、凝集して結晶性析出物を形成し、それによって、ガラス状態をガラスセラミックス状態に変えることができると考えられている。析出物中に存在するモリブデンおよび／またはタングステンは、鉄および／またはマンガンとともに、還元されていてもよいし、部分的に還元されていてもよい。例えば、析出物中のモリブデンおよび／またはタングステンは、０～＋６、または＋４～＋６、または＋５～＋６の酸化状態を有していてもよい。様々な例によると、モリブデンおよび／またはタングステンは、＋６の酸化状態を有していてもよい。例えば、これらのガラスセラミックスによって形成される析出物は、ＷＯ３および／またはＭｏＯ３の一般的な化学構造を有していてもよい。これらのガラスセラミックスによって形成される他の析出物は、非化学量論的なタングステン亜酸化物、非化学量論的なモリブデン亜酸化物、「モリブデンブロンズ」および／または「タングステンブロンズ」として知られていることもある。析出物中には、上述のアルカリ金属の１つ以上、Ｆｅおよび／またはＭｎ、および／または他のドーパントが存在してもよい。タングステン、モリブデンおよび／またはタングステン／モリブデン混合ブロンズは、ＭｘＷＯ３またはＭｘＭｏＯ３の一般的な化学形態をとる非化学量論的なタングステンおよび／またはモリブデンの亜酸化物のグループであり、ここで、Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｈ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、ＬｕおよびＵであり、かつ０＜ｘ＜１である。構造体ＭｘＷＯ３およびＭｘＭｏＯ３は、還元されたＷＯ３、ＭｏＯ３、ＷＯ４および／またはＭｏＯ４ネットワークの空孔（空格子点および／または隙間）が、Ｍ＋またはＭ２＋カチオンと自由電子とに解離したＭ原子によってランダムに占有された固体欠陥構造であると考えられている。「Ｍ」の濃度に応じて、材料の特性は金属性から半導性まで幅広くなり、それによって、様々な光吸収特性や電子特性の調整が可能になる。さらに、これらのブロンズの構造体は、Ｍカチオンが酸化物ホストの空孔またはチャネル内にインターカレートし、Ｍ１＋またはＭ２＋カチオンと自由電子とに解離する固体欠陥構造であると考えられている。また、ｘを変化させることで、これらの材料は、明確かつ広範な均質性を持つ幅広い一連の固相として存在することができる。別の例として、物品１０の結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４および／またはＭＭｏＯ４のうちの少なくとも１つの酸化物を含むことができ、この場合、ＭはＦｅ２＋またはＭｎ２＋である。タングステン酸塩（またはモリブデン酸塩）として知られているこれらの結晶相は、最も単純なタングステンおよびモリブデンのアニオンＷＯ４
２－およびＭｏＯ４
２－にその名を由来しており、これらのアニオンは、Ｆｅ２＋および／またはＭｎ２＋などの安定化した２＋カチオンを荷電して安定な結晶種を形成することができる。天然に存在する鉄およびマンガンのタングステン酸塩は、口語的には鉄重石（ＦｅＷＯ４）およびマンガン重石（ＭｎＷＯ４）という鉱物として知られている。鉄およびマンガンのモリブデン酸塩も天然に存在している。
析出物を形成するために、物品１０の一部、大部分、実質的に全部、または全部を熱的に加工してもよい。熱加工技術としては、炉（例えば、熱処理炉）、レーザおよび／または物品１０を局所的および／またはバルク的に加熱する他の技術を挙げることができるが、これらに限定されない。熱加工を受けている間、結晶性析出物は、物品１０が熱的に加工されてガラスセラミックス状態を形成する場合、均質な形で物品１０内に内部で核を形成する。つまり、いくつかの例では、物品１０は、ガラス部分とガラスセラミックス部分との双方を含んでいてもよい。物品１０がバルクで熱的に加工される（例えば、物品１０全体が炉に入れられる）例では、析出物は、物品１０全体で均質に形成されることができる。言い換えれば、析出物は、物品１０の表面から物品１０のバルク全体（すなわち、表面から１０μｍよりも大きい）に存在してもよい。物品１０が局所的に（例えば、レーザを介して）熱的に加工される例では、析出物は、熱加工が十分な温度に達したところ（例えば、熱源に近接した物品１０の表面およびバルク内）にのみ存在してもよい。物品１０は、析出物を生成するために２回以上の熱処理を受けてもよいことが理解されるであろう。加えてまたはその代わりに、熱加工は、既に形成された（例えば、先行する熱加工の結果としての）析出物を除去および／または変質させるために利用してもよい。例えば、熱加工の結果、析出物の分解が起こり得る。
様々な例によると、物品１０は、黒色であってもよい。本開示において、「黒色」または「純黒」という用語は、可視スペクトル（すなわち、４００ｎｍ～７００ｎｍ）に対して少なくとも２ＯＤ／ｍｍの吸光度を示すことができる材料を意味する。鉄および／またはマンガンを含むような、本開示のタングステンおよびモリブデンのブロンズは、強いＵＶおよびＶＩＳ吸収も示すことができる。理論に拘束されるものではないが、本開示のガラスセラミックスの例の吸光度の機構的起源は、鉄マンガン重石固溶体ファミリーからの様々な結晶種の固溶体の形成に起因して生じ得る。鉄マンガン重石は、純鉄の端成分である鉄重石（ＦｅＷＯ４）と純マンガンの端成分であるマンガン重石（ＭｎＷＯ４）との間の中間体である（Ｆｅ，Ｍｎ）ＷＯ４の形態の鉄マンガンタングステン酸塩固溶体鉱物である。
本開示の純黒の吸収性ガラスセラミックスにおける結晶子は、鉄＋タングステン、鉄＋モリブデン、鉄＋タングステン＋モリブデン（タングステン／モリブデン混合ガラスセラミックスの場合）、または前述の組み合わせのいずれかの酸化物＋ガラス中に存在するかまたは結晶中にインターカレートする可能性のある以下のドーパントの少なくとも１つ：Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｌ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵを含む。これらのガラスセラミックスのいくつかの実施形態では、少なくとも１つのドーパントは、ガラスセラミックス中に０モル％～０．５モル％で存在する。同様に、（例えば、光学フィルタ用途のための）カドミウムおよびセレン含有フィルタガラスに類似した吸光度プロファイルを引き起こす本開示のガラスセラミックス中の結晶子は、マンガン＋タングステン、マンガン＋モリブデン、マンガン＋タングステン＋モリブデン（タングステン／モリブデン混合ガラスセラミックスの場合）、または前述の組み合わせのいずれかの酸化物＋ガラス中に存在するかまたは結晶中にインターカレートする可能性のある以下のドーパントの少なくとも１つ：Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｌ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵを含む。これらのガラスセラミックスのいくつかの実施形態では、少なくとも１つのドーパントは、ガラスセラミックス中に０モル％～０．５モル％で存在する。さらに、これらのドーパントの量を使用して、例えば、ガラスセラミックスを採用する物品に対する意図された光学関連の用途に基づき必要に応じて、ガラスセラミックスの吸光度をさらに修正する（例えば、シャープなカットオフ波長を得る）ことができる。
析出物を発生させ、黒色を生成し、かつ／または（例えば、シャープなカットオフ波長を用いる）光学関連の用途に適した吸光度プロファイルを生成するための物品１０の熱加工は、単一のステップでまたは複数のステップを介して達成され得る。例えば、純黒の色または物品１０が示す特定の吸光度プロファイルの生成（例えば、ＷＯ３および／またはＭｏＯ３析出物の形成に始まり、その結晶子の部分的な還元と同時にドーパント種の（例えば、アルカリ金属カチオンの結晶への）インターカレーションが続けて行われる）は、物品１０が形成された直後に、または後の時点で、単一の熱処理で完了することができる。例えば、物品１０はキャストされ、次いで最終形態（例えば、レンズブランクまたは他の光学的もしくは審美的な要素）に加工され、次いで色が生成される（例えば、アルカリ金属イオンの析出物へのインターカレーション）直下の温度でアニール処理されてもよい。このアニーリングにより、ＷＯ３および／またはＭｏＯ３のクラスター化を開始することができ、次いで高温での二次的な熱加工を行うことで、更なる結晶化と、ＷＯ３および／またはＭｏＯ３結晶の部分的な還元と、アルカリ金属イオンおよび／または他の種のインターカレーションによる色の生成とを可能にすることができる。アニーリングにより、鉄および／またはマンガンをドープしたタングステン酸塩、モリブデン酸塩、および／またはＷ＋Ｍｏ混合「タングステン酸塩／モリブデン酸塩」の化学的形成も可能になり得る。
析出物を生成し、かつ／またはドーパントを析出物中にインターカレートさせる物品１０の熱加工は、様々な時間および温度の下で行われてもよい。物品１０の熱加工は、特に断りのない限り、空気中で行われることが理解されるであろう。物品１０が炉の中で熱的に加工される例では、物品１０は、室温で炉の中に置かれた状態で制御された昇温を伴ってもよく、かつ／または既に高温になっている炉の中に「投入」されてもよい。熱加工は、４００℃～１０００℃の温度で行われてもよい。例えば、二次的な熱加工（例えば、ポストアニーリング）は、４００℃、または４２５℃、または４５０℃、または４７５℃、または５００℃、または５０５℃、または５１０℃、または５１５℃、または５２０℃、または５２５℃、または５３０℃、または５３５℃、または５４０℃、または５４５℃、または５５０℃、または５５５℃、または５６０℃、または５６５℃、または５７０℃、または５７５℃、または５８０℃、または５８５℃、または５９０℃、または５９５℃、または６００℃、または６０５℃、または６１０℃、または６１５℃、または６２０℃、または６２５℃、または６３０℃、または６３５℃、または６４０℃、または６４５℃、または６５０℃、または６５５℃、または６６０℃、または６６５℃、または６７０℃、または６７５℃、または６８０℃、または６８５℃、または６９０℃、または６９５℃、または７００℃の温度で行われる。好ましい実施形態では、二次的な熱加工は、４７５℃～６００℃、または５００℃～５７５℃で行われることができ、これは、純黒の色を達成し得る従来のガラスセラミックス組成物（例えば、Ｆｅおよび／またはＭｎドーパントを含むが、モリブデンまたはタングステンを含まない）で採用される熱加工よりもかなり低い温度である。二次的な熱加工に提供される温度の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることも理解されるであろう。
二次的な熱加工（例えば、ポストアニーリング）は、１秒～２４時間の時間にわたって行われてもよい。例えば、熱加工は、１秒、または３０秒、または４５秒、または１分、または２分、または５分、または１０分、または１５分、または２０分、または２５分、または３０分、または３５分、または４０分、または４５分、または５０分、または５５分、または６０分、または６５分、または７０分、または７５分、または８０分、または８５分、または９０分、または９５分、または１００分、または１０５分、または１１０分、または１１５分、または１２０分、または１２５分、または１３０分、または１３５分、または１４０分、または１４５分、または１５０分、または１５５分、または１６０分、または１６５分、または１７０分、または１７５分、または１８０分、または１８５分、または１９０分、または１９５分、または２００分、または２０５分、または２１０分、または２１５分、または２２０分、または２２５分、または２３０分、または２３５分、または２４０分、または２４５分、または２５０分、または２５５分、または３００分、または３５０分、または４００分、または４５０分、または５００分の間行われてもよい。熱加工は、６時間以上、７時間以上、８時間以上、９時間以上、１０時間以上、１１時間以上、１２時間以上、１３時間以上、１４時間以上、または１５時間以上と、著しく長い時間行われてもよいことが理解されるであろう。好ましい実施形態では、二次的な熱加工は、１５分～１２０分、または３０分～１０５分で実施することができ、これは、純黒の色を達成し得る従来のガラスセラミックス組成物で採用される熱加工の期間よりもかなり短い期間である。二次的な熱加工に提供される期間の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることも理解されるであろう。
いくつかの例では、物品１０は、次いで０．１℃／分、または１℃／分、または２℃／分、または３℃／分、または４℃／分、または５℃／分、または６℃／分、または７℃／分、または８℃／分、または９℃／分、または１０℃／分の速度で低温に冷却されてもよい。下限温度は、室温（例えば、２３℃）～５００℃であってもよい。例えば、低温は、２３℃、５０℃、７５℃、１００℃、１２５℃、１５０℃、１７５℃、２００℃、２２５℃、２５０℃、２７５℃、３００℃、３２５℃、３５０℃、３７５℃、４００℃、４２５℃、４５０℃、４７０℃、または５００℃であってもよい。物品１０は、上述の時間、温度および冷却速度のうちの１つ以上を使用して多段階の熱加工を受けてもよいことが理解されるであろう。二次的な熱加工に提供される冷却速度および低温の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることも理解されるであろう。
上記で説明したように、炉の使用に加えてまたはその代わりに、レーザおよび／または他の局所的な熱源の使用によって、物品１０を熱的に加工してもよい。そのような例は、ガラスセラミックス内に局所的に暗いまたは明るい領域を生成するのに有利であり得る。レーザおよび／または局所的な熱源は、析出物を作り出し、かつ／または１つ以上のアルカリ金属イオンを析出物中にインターカレートさせて、局所的な色および／または吸光度の違いを生じさせるのに十分な熱エネルギーを供給することができる。レーザおよび／または他の熱源は、物品１０全体で変化する光学特性を優先的に作り出すために、物品１０全体に走査または誘導されてもよい。レーザおよび／または局所的な熱源の強度および／または速度は、物品１０の様々な部分が異なるレベルの暗い陰影を示すように、物品１０全体を移動する際に調節されてもよい。そのような特徴は、物品１０に印、記号、文字、数字および／または画像を作成する際に有利であり得る。
物品１０は、電磁放射の特定の波長帯域に対する吸光度を示してもよい。吸光度は、１ミリメートル当たりの光学密度（ＯＤ／ｍｍ）で表されてもよい。当業者に理解されるように、光学密度は、物品１０に入る光強度に対する物品１０から出る光強度の比の対数である。吸光度データは、ＩＳＯ１５３６８による測定規則に準拠して、ＵＶ／ＶＩＳ分光光度計を用いて収集してもよい。３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長範囲に対して、物品１０は、０．１ＯＤ／ｍｍ～２０ＯＤ／ｍｍ、または１ＯＤ／ｍｍ～１５ＯＤ／ｍｍ、または５ＯＤ／ｍｍ～１５ＯＤ／ｍｍ、または７ＯＤ／ｍｍ～１５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有していてもよい。例えば、物品１０は、３００ｎｍ～４００ｎｍの波長に対して、０．５ＯＤ／ｍｍ以上、または１．０ＯＤ／ｍｍ以上、または１．５ＯＤ／ｍｍ以上、または２．０ＯＤ／ｍｍ以上、または２．５ＯＤ／ｍｍ以上、または３．０ＯＤ／ｍｍ以上、または３．５ＯＤ／ｍｍ以上、または４．０ＯＤ／ｍｍ以上、または４．５ＯＤ／ｍｍ以上、または５．０ＯＤ／ｍｍ以上、または５．５ＯＤ／ｍｍ以上、または６．０ＯＤ／ｍｍ以上、または６．５ＯＤ／ｍｍ以上、または７．０ＯＤ／ｍｍ以上、または７．５ＯＤ／ｍｍ以上、または８．０ＯＤ／ｍｍ以上、または８．５ＯＤ／ｍｍ以上、または９．０ＯＤ／ｍｍ以上、または９．５ＯＤ／ｍｍ以上、または１０．０ＯＤ／ｍｍ以上の平均吸光度を有していてもよい。上掲の３００ｎｍ～４００ｎｍの平均吸光度値の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線の波長範囲に対して、物品１０は、０．１ＯＤ／ｍｍ～２０ＯＤ／ｍｍ、または０．１ＯＤ／ｍｍ～１５ＯＤ／ｍｍ、または０．１ＯＤ／ｍｍ～１２ＯＤ／ｍｍ、または０．２ＯＤ／ｍｍ～１２ＯＤ／ｍｍ、または０．２ＯＤ／ｍｍ～１０ＯＤ／ｍｍ、または５ＯＤ／ｍｍ～１０ＯＤ／ｍｍ、または７ＯＤ／ｍｍ～１０ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有していてもよい。例えば、物品１０は、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長に対して、少なくとも０．１ＯＤ／ｍｍ、０．２ＯＤ／ｍｍ、０．３ＯＤ／ｍｍ、０．４ＯＤ／ｍｍ、０．５ＯＤ／ｍｍ、１ＯＤ／ｍｍ、１．５ＯＤ／ｍｍ、２ＯＤ／ｍｍ、２．５ＯＤ／ｍｍ、３ＯＤ／ｍｍ、３．５ＯＤ／ｍｍ、４ＯＤ／ｍｍ、４．５ＯＤ／ｍｍ、５ＯＤ／ｍｍ、５．５ＯＤ／ｍｍ、６ＯＤ／ｍｍ、７ＯＤ／ｍｍ、８ＯＤ／ｍｍ、９ＯＤ／ｍｍ、１０ＯＤ／ｍｍ、１１ＯＤ／ｍｍ、１２ＯＤ／ｍｍ、１５ＯＤ／ｍｍ、または２０ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有していてもよい。上掲の４００ｎｍ～７００ｎｍの平均吸光度値の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
７００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲に対して、物品１０は、０．０５ＯＤ／ｍｍ～１０ＯＤ／ｍｍ、または０．０５ＯＤ／ｍｍ～５ＯＤ／ｍｍ、または０．１ＯＤ／ｍｍ～５ＯＤ／ｍｍ、または０．１ＯＤ／ｍｍ～４ＯＤ／ｍｍ、または０．５ＯＤ／ｍｍ～４ＯＤ／ｍｍ、または１ＯＤ／ｍｍ～４ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有していてもよい。例えば、７００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲に対して、物品１０は、０．０５ＯＤ／ｍｍ、０．１ＯＤ／ｍｍ、０．２ＯＤ／ｍｍ、０．３ＯＤ／ｍｍ、０．４ＯＤ／ｍｍ、０．６ＯＤ／ｍｍ、０．８ＯＤ／ｍｍ、１．０ＯＤ／ｍｍ、１．２ＯＤ／ｍｍ、１．４ＯＤ／ｍｍ、１．６ＯＤ／ｍｍ、１．８ＯＤ／ｍｍ、２．０ＯＤ／ｍｍ、２．２ＯＤ／ｍｍ、２．４ＯＤ／ｍｍ、２．６ＯＤ／ｍｍ、２．８ＯＤ／ｍｍ、３．０ＯＤ／ｍｍ、３．２ＯＤ／ｍｍ、３．４ＯＤ／ｍｍ、３．６ＯＤ／ｍｍ、３．８ＯＤ／ｍｍ、４．０ＯＤ／ｍｍ、５．０ＯＤ／ｍｍ、７．５ＯＤ／ｍｍ、または１０ＯＤ／ｍｍの吸光度を有していてもよい。上掲の７００ｎｍ～１５００ｎｍの平均吸光度値の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
７００ｎｍ～２０００ｎｍの波長範囲に対して、物品１０は、０．０５ＯＤ／ｍｍ～１０ＯＤ／ｍｍ、または０．０５ＯＤ／ｍｍ～５ＯＤ／ｍｍ、または０．１ＯＤ／ｍｍ～５ＯＤ／ｍｍ、または０．１ＯＤ／ｍｍ～４ＯＤ／ｍｍ、または０．５ＯＤ／ｍｍ～３ＯＤ／ｍｍ、または１ＯＤ／ｍｍ～３ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有していてもよい。例えば、７００ｎｍ～２０００ｎｍの波長範囲に対して、物品１０は、０．０５ＯＤ／ｍｍ、０．１ＯＤ／ｍｍ、０．２ＯＤ／ｍｍ、０．３ＯＤ／ｍｍ、０．４ＯＤ／ｍｍ、０．６ＯＤ／ｍｍ、０．８ＯＤ／ｍｍ、１．０ＯＤ／ｍｍ、１．２ＯＤ／ｍｍ、１．４ＯＤ／ｍｍ、１．６ＯＤ／ｍｍ、１．８ＯＤ／ｍｍ、２．０ＯＤ／ｍｍ、２．２ＯＤ／ｍｍ、２．４ＯＤ／ｍｍ、２．６ＯＤ／ｍｍ、２．８ＯＤ／ｍｍ、３．０ＯＤ／ｍｍ、３．２ＯＤ／ｍｍ、３．４ＯＤ／ｍｍ、３．６ＯＤ／ｍｍ、３．８ＯＤ／ｍｍ、４．０ＯＤ／ｍｍ、５．０ＯＤ／ｍｍ、７．５ＯＤ／ｍｍ、または１０ＯＤ／ｍｍの吸光度を有していてもよい。上掲の７００ｎｍ～２０００ｎｍの平均吸光度値の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０は、電磁放射線の異なる波長帯域に対して異なる透過率を示してもよい。透過率は、透過パーセントで表されてもよい。透過率データは、本開示で特に断りのない限り、ＩＳＯ１５３６８による測定規則に準拠して、０．５ｍｍの厚さを有するサンプルでＵＶ／ＶＩＳ分光光度計を用いて収集してもよい。３００ｎｍ～４００ｎｍのＵＶ波長範囲に対して、物品１０は、０％～５０％、または０．０１％～３０％、または０．０１％～０．９１％の透過率を有していてもよい。例えば、物品１０は、３００ｎｍ～４００ｎｍの波長に対して、０．５％、または５％、または１０％、または１５％、または２０％、または２５％、または３０％、または３５％、または４０％、または４５％の透過率を有していてもよい。上掲の透過率値の間の任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０は、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線の波長範囲に対して、０％～９５％、または０％～８８％、または０％～８２％、または０％～７０％、または０％～６０％、または０％～５０％、または０％～４０％、または０％～３０％、または０％～２０％、または０％～１０％、または５％～５０％、または１０％～７０％の透過率を有していてもよい。１．９ｍｍの厚さを有するいくつかの例では、物品１０は、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲内で、少なくとも７％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、または少なくとも２０％の平均透過率を示す。上掲の透過率値の間またはその値を上回る任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
物品１０は、７００ｎｍ～３０００ｎｍの赤外線（ＩＲ）または近赤外線（ＮＩＲ）の波長範囲に対して、０％～９５％、または０％～８８％、または０％～８２％、または０％～７０％、または０％～６０％、または０％～５０％、または０％～４０％、または０％～３０％、または０％～２０％、または０％～１０％、または５％～５０％、または１０％～７０％の透過率を有していてもよい。いくつかの例によると、物品１０は、７００ｎｍ～３０００ｎｍのＩＲ／ＮＩＲ波長範囲において、少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、または９０％の透過率を示してもよい。０．５ｍｍの厚さを有するいくつかの例では、物品１０は、７００ｎｍ～３０００ｎｍの波長範囲内で、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％の平均透過率を示す。上掲の７００ｎｍ～３０００ｎｍの波長範囲における透過率値の間またはその値を上回る任意のおよびすべての値と範囲とが企図されていることが理解されるであろう。
上に開示されているように、ガラスセラミックスは、いくつかの例示的な実施形態によると、約４００ｎｍ～約７００ｎｍの範囲の少なくとも１つの５０ｎｍ幅の光の波長帯域に対して、約５％／ｍｍ以上の透過率を有する。しかしながら、他の実施形態では、ガラスセラミックスは、より低い透過率、例えば不透明なものを有する。少なくともいくつかのそのような実施形態によると、ガラスセラミックスは、光を強く吸収するが散乱せず、低いヘイズを有する。そのような様々な実施形態によると、ガラスセラミックスは、３００ｎｍ～４００ｎｍの波長を有する光の少なくとも一部（例えば、＞９０％）に対して少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有するか、または同じ波長にわたる光に対して少なくとも７ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有する。これらのガラスセラミックスは、１０％未満のヘイズも示すことができる。様々な実施形態によると、本開示のガラスセラミックスは、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長を有する光の少なくとも一部（例えば、＞９０％）に対して少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有するか、または同じ波長にわたる光に対して少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を有する。物品１０は、これらの実施形態によると、１０％未満のヘイズも示すことができる。そのような様々な実施形態によると、ガラスセラミックスはまた、７００ｎｍ～１５００ｎｍの波長を有する光の少なくとも一部（例えば、＞９０％）および７００ｎｍ～２０００ｎｍの波長を有する一部の光（例えば、＞９０％）に対して、それぞれ少なくとも０．１ＯＤ／ｍｍの吸光度を示すか、または同じ波長にわたる一部の光に対して少なくとも１ＯＤ／ｍｍの吸光度を示す。光学密度は、分光光度計を用いて行われる吸光度の測定から計算され、ヘイズは、ヘイズメータによる広角散乱試験によって測定されることも理解されるべきである。
物品１０はまた、１ｍｍの厚さで、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域に対して０．１％～２５％の散乱を示してもよい。例えば、物品１０は、２５％以下、２４％以下、２３％以下、２２％以下、２１％以下、２０％以下、１９％以下、１８％以下、１７％以下、１６％以下、１５％以下、１４％以下、１３％以下、１２％以下、１１％以下、１０％以下、９％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、４％以下、３％以下、２％以下、または１％以下の散乱を示してもよい。散乱データは、ＩＳＯ１３６９６（２００２）Optics and Optical Instruments - Test methods for radiation scattered by optical componentsに準拠して収集される。
本開示のいくつかの態様では、物品１０は、３２０ｎｍ～５２５ｎｍ、３２０ｎｍ～８００ｎｍ、または３５０ｎｍ～８００ｎｍの波長帯域において、シャープなカットオフ波長を示してもよい。
様々な例によると、物品１０は、低いヘイズを示してもよい。例えば、物品は、２０％以下、または１５％以下、または１２％以下、または１１％以下、または１０．５％以下、または１０％以下、または９．５％以下、または９％以下、または８．５％以下、または８％以下、または７．５％以下、または７％以下、または６．５％以下、または６％以下、または５．５％以下、または５％以下、または４．５％以下、または４％以下、または３．５％以下、または３％以下、または２．５％以下、または２％以下、または１．５％以下、または１％以下、または０．５％以下、または０．４％以下、または０．３％以下、または０．２％以下、または０．１％以下、またはそれらの間の任意のおよびすべての値と範囲とを示してもよい。物品のヘイズは、１ｍｍの厚さのサンプルを用いて、ヘイズの測定に関連して上に概説した手順に従って測定される。様々な例によると、物品のヘイズは、従来のガラスセラミックス、例えば、黒色の色相を達成し得る従来のガラスセラミックスといったものよりも低くてもよい。さらに、物品のヘイズは、光を散乱させる傾向のある大きな結晶子（例えば、＜１００ｎｍ、または＜６０ｎｍ、または＜４０ｎｍ）の数量が少ないか、またはそのような大きな結晶子が存在しないことに起因する可能性がある。
本開示の様々な例は、様々な特性および利点を提供することができる。特定の特性および利点は、特定の組成物に関連して開示されることがあるが、開示された様々な特性および利点は、他の組成物にも同様に適用可能であることが理解されるであろう。
第一に、物品１０のガラスセラミックス組成物は、比較的低い厚さ（例えば、０．５ｍｍ～０．７ｍｍ）の純黒の材料として特徴づけることができ、これは化学的に強化された耐引っかき性シートへと形成することができる。そのようなシートは、ポータブルコンピューティングデバイスのハウジングおよびエンクロージャをはじめとする部品として使用するのに適している。
第二に、物品１０の純黒のガラスセラミックス組成物は、低温（例えば、５００℃～５７５℃）および低期間（例えば、３０分～１０５分）の熱処理サイクルで製造することができ、これは、従来のガラスセラミックス組成物で同等の黒色を生成するための熱処理ステップよりも、温度が著しく低く、期間が短い。したがって、本開示のガラスセラミックス組成物は、同様の特性を有する従来のガラスセラミックスよりも著しく低い製造コストで製造することができる。本開示のガラスセラミックス組成物の低温熱処理サイクルの別の利点は、これらの熱処理サイクルの前に行われた典型的なアニーリングサイクルに比較的近い温度であることである。つまり、本開示のガラスセラミックス組成物は、ガラスに結晶性析出物を発生させるために採用された熱処理サイクル中にシートが反ったり表面が変形したりするリスクを減らして熱処理することができる。さらに、物品１０において使用するための本開示のガラスセラミックス組成物のいくつかは、溶融およびアニーリングの際に自発的に結晶化して、追加の熱処理ステップを必要とせずに純黒を形成するように調整することができる。
第三に、物品１０の組成物は、物品１０のフュージョン成形または３次元（３Ｄ）成形プロセスが可能であるような十分に高い液相粘度を有することができる。イオン交換に関して、イオン交換は、選択された深さ３０での圧縮応力を提供することができ、これにより、物品１０の耐久性および／または耐引っかき性を高めることができる。さらに、本開示のガラスセラミックス組成物は、他の従来のガラスセラミックス組成物で採用されている３Ｄ成形プロセスに関連する色の変化またはヘイズに関連する問題の影響を受けにくい。注目すべきは、本開示のガラスセラミックスの実施形態は、再加熱（熱処理サイクルの後）の際に白化せず、その結果、本開示のガラスセラミックスは、３Ｄ成形プロセスで所望の形状に形成される際に、後処理を必要としない点である。
第四に、本開示のＦｅ含有ガラスセラミックス組成物は、溶融中の放射トラッピング（例えば、ＩＲに影響された放射トラッピング）の傾向が低いと特徴づけることができる。放射トラッピングの影響を受けやすい材料では、粘度レベルが加工中に著しく変動し、特にシート状の材料のフュージョンドロー加工において、プロセスの不安定性につながる可能性がある。つまり、これらのガラスセラミックス組成物は、特に、酸化タングステンおよび／または酸化モリブデンを含まない他の従来のガラスセラミックス組成物と比較して、従来の溶融およびフュージョンドロー加工に特に適している。
第五に、本開示のＭｎ含有ガラスセラミックス組成物、および当該組成物を含む物品は、光学関連の用途で採用される従来のガラス、ガラスセラミックスおよびセラミックス材料に対する様々な利点、例えばＣｄＳｅガラスに対する利点といったものを提供する。前で述べたように、本開示のガラスセラミックス組成物の例は、ＣｄおよびＳｅを実質的に含まず、一方で、橙色の従来のＣｄＳｅ光学フィルタガラスに類似した、シャープな可視減衰を提供する。さらに、本開示のガラスセラミックス材料は、インジウム、ガリウムおよび／または他の高コストの金属および成分を採用する従来のＣｄＳｅガラスの代替品と比較して、より低コストの材料で配合されており、そのうちのいくつかはＲＣＲＡに基づき高度に規制されている。さらに、これらのガラスセラミックス材料は、他の従来のＣｄＳｅガラス代替品、例えば追加の半導体合成およびミリングステップを必要とするインジウムおよびガリウム含有半導体ドープガラスとは異なり、従来の溶融クエンチプロセスで製造することができる。
第六に、Ｍｎ含有ガラスセラミックス材料は、熱処理温度および時間条件の選択によりカットオフ波長が調整可能であると特徴づけることができる。本開示のガラスセラミックス材料は、従来のＣｄＳｅガラスに代わる他の非カドミウム含有半導体ドープガラスと比較して、よりシャープな可視減衰も提供している。
以下の例は、本開示の物品の組成物の特定の非限定的な例を表す。
実施例１
ここで第２表を参照すると、例示的な鉄およびマンガンをドープした酸化タングステンおよび酸化モリブデンガラスセラミックスの列挙が提供される。特に、例１－１～例１－８は、鉄をドープした酸化タングステンガラスセラミックス組成物であり、例１－９～例１－１２は、鉄をドープした酸化モリブデンガラスセラミックス組成物であり、例１－１３～例１－１８は、マンガンをドープした酸化タングステンガラスセラミックス組成物であり、例１－１９および例１－２０は、マンガンをドープした酸化モリブデンガラスセラミックス組成物であり、これらはすべて本開示の物品（例えば、物品１０）における使用に適している。鉄をドープした組成物のうち、例１－１～例１－５、例１－９および例１－１０はフッ素を含み、例１－６～例１－８、例１－１１および例１－１２はフッ素を含まない。マンガンをドープした組成物のうち、例１－１３～例１－１５および例１－１９はフッ素を含み、例１－１６～例１－１８および例１－２０はフッ素を含まない。鉄をドープした組成物のうち、例６－８、例１１および例１２はリンを含む。マンガンをドープした組成物のうち、例１６－１８、および例２０もリンを含む。さらに、これらの例示的な組成物はすべて、バッチ状態のモル％で提供される。
ここで第２表を参照すると、例示的な鉄およびマンガンをドープした酸化タングステンおよび酸化モリブデンガラスセラミックスの列挙が提供される。特に、例１－１～例１－８は、鉄をドープした酸化タングステンガラスセラミックス組成物であり、例１－９～例１－１２は、鉄をドープした酸化モリブデンガラスセラミックス組成物であり、例１－１３～例１－１８は、マンガンをドープした酸化タングステンガラスセラミックス組成物であり、例１－１９および例１－２０は、マンガンをドープした酸化モリブデンガラスセラミックス組成物であり、これらはすべて本開示の物品（例えば、物品１０）における使用に適している。鉄をドープした組成物のうち、例１－１～例１－５、例１－９および例１－１０はフッ素を含み、例１－６～例１－８、例１－１１および例１－１２はフッ素を含まない。マンガンをドープした組成物のうち、例１－１３～例１－１５および例１－１９はフッ素を含み、例１－１６～例１－１８および例１－２０はフッ素を含まない。鉄をドープした組成物のうち、例６－８、例１１および例１２はリンを含む。マンガンをドープした組成物のうち、例１６－１８、および例２０もリンを含む。さらに、これらの例示的な組成物はすべて、バッチ状態のモル％で提供される。
この実施例では、第２表の組成物は、バッチ成分を秤量し、これらをターブラまたはボールミルで混合し、Ｐｔるつぼにおいて１３５０℃～１６５０℃の温度で６～２４時間溶融することによって調製した（本開示の組成物には、シリカ、耐火物またはＰｔ／Ｒｈるつぼも採用できる）。いくつかの例では、溶融物の均質性を向上させるために二重溶融法を採用した。二重溶融では、溶融したガラスを水に注入し、これによりガラスを急速に冷却することで、特定の組成物の小さな破砕された顆粒を形成させることを伴っていた。次いで、顆粒をるつぼに再装入し、再び溶融させた。あるいはこれらの組成物を機械的に撹拌して均質性を向上させることでも同様の効果が得られた。次いで、ガラスを金属製のテーブルにキャストして、ガラスの「光学注入材料（optical pour）」または「パティ（patty）」を製造した。一部の溶融物は、スチール製のテーブルにキャストし、次いでスチール製のローラを使ってシート状に圧延した。次いで、ガラスを４００℃～５５０℃の間の温度で３０分～１５０分の間のアニール時間でアニール処理した。
第２表に列挙されている本実施例のキャストされたままの組成物のサンプルのいくつかは、追加の二次的な熱処理を必要とせずに、前述の溶融ステップおよびアニーリングステップの際に純黒またはシャープなカットオフ波長特性を引き起こす結晶相を発生させた。残りの組成物は、周囲空気の電気オーブンにおいて５００℃～５７５℃の範囲の温度で３０分～２４０分の間、二次的な熱処理ステップに供した。
実施例２
本実施例では、フッ素含有の鉄をドープした酸化タングステンガラスセラミックスを、第２表で上に概説したように、例１－２に従って溶融し、アニール処理した。図２に示すように、得られたガラスセラミックス材料の写真（すなわち、アニール処理された光学注入材料として）は、周囲の照明の下で純黒の特性を有することを示しており、これは追加の熱処理を一切行わなくても明らかである。
本実施例では、フッ素含有の鉄をドープした酸化タングステンガラスセラミックスを、第２表で上に概説したように、例１－２に従って溶融し、アニール処理した。図２に示すように、得られたガラスセラミックス材料の写真（すなわち、アニール処理された光学注入材料として）は、周囲の照明の下で純黒の特性を有することを示しており、これは追加の熱処理を一切行わなくても明らかである。
実施例３
溶融およびアニーリングの後、実施例２の材料を５２５℃で１０５分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。図３Ａおよび図３Ｂにそれぞれ示すように、得られた材料の吸光度および透過率を測定した。特に、図３Ａおよび図３Ｂは、０．５ｍｍの経路長における波長（２００ｎｍ～３２００ｎｍ）の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をそれぞれプロットしたものである。さらに、図３Ａの吸光度データを評価して、本実施例の材料の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳ、およびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第３表にまとめた。
溶融およびアニーリングの後、実施例２の材料を５２５℃で１０５分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。図３Ａおよび図３Ｂにそれぞれ示すように、得られた材料の吸光度および透過率を測定した。特に、図３Ａおよび図３Ｂは、０．５ｍｍの経路長における波長（２００ｎｍ～３２００ｎｍ）の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をそれぞれプロットしたものである。さらに、図３Ａの吸光度データを評価して、本実施例の材料の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳ、およびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第３表にまとめた。
なお、従来の厚さ（例えば、０．２～０．７ｍｍ）では、サンプルの吸光度が非常に強く、サンプルは光を殆ど透過させなかったことから、検出器の限界値を下回る場合があった。したがって、第４表（および本開示の後続の表）の特定の平均値および最小値については、ＯＤ／ｍｍの単位で、サンプルが少なくとも指定された値を吸収することを示す指定された値よりも大きい吸光度（例えば、＞５）として報告している。
実施例４
本実施例では、フッ素を含まない、鉄をドープした酸化タングステンガラスセラミックスを、第２表で上に概説したように、例１－７に従って溶融し、アニール処理した。溶融およびアニーリングの後、本実施例の材料を、５５０℃で２４０分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで、周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。図４Ａおよび図４Ｂにそれぞれ示すように、得られた材料の吸光度および透過率を測定した。特に、図４Ａおよび図４Ｂは、０．５ｍｍの経路長における波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をそれぞれプロットしたものである。さらに、図４Ａの吸光度データを評価して、本実施例の材料の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳ、およびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第４表にまとめた。
本実施例では、フッ素を含まない、鉄をドープした酸化タングステンガラスセラミックスを、第２表で上に概説したように、例１－７に従って溶融し、アニール処理した。溶融およびアニーリングの後、本実施例の材料を、５５０℃で２４０分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで、周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。図４Ａおよび図４Ｂにそれぞれ示すように、得られた材料の吸光度および透過率を測定した。特に、図４Ａおよび図４Ｂは、０．５ｍｍの経路長における波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をそれぞれプロットしたものである。さらに、図４Ａの吸光度データを評価して、本実施例の材料の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳ、およびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第４表にまとめた。
実施例５
本実施例では、フッ素をドープし、鉄をドープした酸化モリブデンガラスセラミックスを、第２表で上に概説したように、例１－１０に従って溶融し、アニール処理した。溶融およびアニーリングの後、本実施例の材料を、５５０℃で２４０分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで、周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。図５Ａおよび図５Ｂにそれぞれ示すように、得られた材料の吸光度および透過率を測定した。特に、図５Ａおよび図５Ｂは、０．５ｍｍの経路長における波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をそれぞれプロットしたものである。さらに、図５Ａの吸光度データを評価して、本実施例の材料の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳ、およびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第５表にまとめた。
本実施例では、フッ素をドープし、鉄をドープした酸化モリブデンガラスセラミックスを、第２表で上に概説したように、例１－１０に従って溶融し、アニール処理した。溶融およびアニーリングの後、本実施例の材料を、５５０℃で２４０分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで、周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。図５Ａおよび図５Ｂにそれぞれ示すように、得られた材料の吸光度および透過率を測定した。特に、図５Ａおよび図５Ｂは、０．５ｍｍの経路長における波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をそれぞれプロットしたものである。さらに、図５Ａの吸光度データを評価して、本実施例の材料の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳ、およびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第５表にまとめた。
実施例６
本実施例では、実施例３～実施例５（例１－２、例１－７および例１－１０）のガラスセラミックスを、酸化鉄および酸化チタンはドープしているが、酸化タングステンおよび酸化モリブデンは含まない比較用のガラスセラミックス組成物（比較例１）と比較する。比較例１は、以下の組成（バッチ状態のモル％）を有する：６３．８２％のＳｉＯ２；１３．８９％のＡｌ２Ｏ３；５．１０％のＢ２Ｏ３；１３．７６％のＮａ２Ｏ；０．０１４％のＫ２Ｏ；１．７４％のＭｇＯ；０．０３２％のＣａＯ；０．０６０％のＳｎＯ２；０．０２９％のＺｒＯ２；０．０７６％のＴｉＯ２；０．５６４％のＦｅ２Ｏ３；および０．００５％のＭｎＯ。特に、図６Ａおよび図６Ｂは、これらの材料について、０．５ｍｍの経路長における波長（２００ｎｍ～３２００ｎｍ）の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をそれぞれプロットしたものである。さらに、図６Ｃは、これらの同じ材料について、０．５ｍｍの経路長における可視スペクトルの波長（４００ｎｍ～８００ｎｍ）の関数としての透過率（％）をプロットしたものである。これらの図のデータから明らかなように、これらのサンプルは、測定のＵＶ、ＶＩＳおよびＮＩＲスペクトルにわたって同等の吸光度および透過率の特性を示している。しかしながら、熱処理に関しては、実施例３～実施例５のサンプルは、それぞれ５２５℃で１０５分間、５５０℃で２４０分間および５５０℃で２４０分間の熱処理を行った。一方、比較用のガラスセラミックスは、６３０℃で２時間熱処理し、続けて７５０℃にさらに昇温して４時間保持する必要があった。つまり、実施例３～実施例５のサンプルでは、比較用のガラスセラミックスよりも８０℃～２００℃低い温度で、必要とされる熱処理時間が１．５分の１～３．４分の１に短くなった。
本実施例では、実施例３～実施例５（例１－２、例１－７および例１－１０）のガラスセラミックスを、酸化鉄および酸化チタンはドープしているが、酸化タングステンおよび酸化モリブデンは含まない比較用のガラスセラミックス組成物（比較例１）と比較する。比較例１は、以下の組成（バッチ状態のモル％）を有する：６３．８２％のＳｉＯ２；１３．８９％のＡｌ２Ｏ３；５．１０％のＢ２Ｏ３；１３．７６％のＮａ２Ｏ；０．０１４％のＫ２Ｏ；１．７４％のＭｇＯ；０．０３２％のＣａＯ；０．０６０％のＳｎＯ２；０．０２９％のＺｒＯ２；０．０７６％のＴｉＯ２；０．５６４％のＦｅ２Ｏ３；および０．００５％のＭｎＯ。特に、図６Ａおよび図６Ｂは、これらの材料について、０．５ｍｍの経路長における波長（２００ｎｍ～３２００ｎｍ）の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をそれぞれプロットしたものである。さらに、図６Ｃは、これらの同じ材料について、０．５ｍｍの経路長における可視スペクトルの波長（４００ｎｍ～８００ｎｍ）の関数としての透過率（％）をプロットしたものである。これらの図のデータから明らかなように、これらのサンプルは、測定のＵＶ、ＶＩＳおよびＮＩＲスペクトルにわたって同等の吸光度および透過率の特性を示している。しかしながら、熱処理に関しては、実施例３～実施例５のサンプルは、それぞれ５２５℃で１０５分間、５５０℃で２４０分間および５５０℃で２４０分間の熱処理を行った。一方、比較用のガラスセラミックスは、６３０℃で２時間熱処理し、続けて７５０℃にさらに昇温して４時間保持する必要があった。つまり、実施例３～実施例５のサンプルでは、比較用のガラスセラミックスよりも８０℃～２００℃低い温度で、必要とされる熱処理時間が１．５分の１～３．４分の１に短くなった。
再び図６Ｂを参照すると、経路長０．５ｍｍのサンプルの平均透過率（％）データが、ＵＶ（２００ｎｍ～４００ｎｍ）、ＶＩＳ（４００ｎｍ～７００ｎｍ）ならびにＮＩＲ（７００ｎｍ～１５００ｎｍ；および７００ｎｍ～２５００ｎｍ）の波長領域に対する本実施例の４つのサンプルについて、以下の第６表にまとめられている。第６表のデータから明らかなように、これらのサンプルは、測定のＵＶ、ＶＩＳおよびＮＩＲスペクトルにわたって同等の透過率特性を示している。
実施例７
本実施例では、マンガンをドープした酸化タングステンガラスセラミックス組成物を、第２表で上に概説したように、例１－１３、例１－１４および例１－１５に従って溶融し、アニール処理した。溶融およびアニーリングの後、本実施例の材料を、５５０℃で２４０分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで、周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。これらのガラスセラミックスのサンプルを、従来のＣｄＳｅガラス（比較例２）と比較した。図７に示すように、本実施例のサンプルの吸光度を測定した。特に、図７は、０．５ｍｍの経路長における波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）をプロットしたものである。さらに、図７の吸光度データを評価して、本実施例の材料（例１－１３、例１－１４および例１－１５）の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳおよびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第７Ａ表～第７Ｃ表にまとめた。図７および第７Ａ表～第７Ｃ表のデータから明らかなように、本実施例のガラスセラミックス組成物は、それらの色がマンガンのタングステン酸塩（ＭｎＷＯ４）を由来としており、ＲＣＲＡ規制の比較用ＣｄＳｅガラスと同等の色および吸光度特性を示している。
本実施例では、マンガンをドープした酸化タングステンガラスセラミックス組成物を、第２表で上に概説したように、例１－１３、例１－１４および例１－１５に従って溶融し、アニール処理した。溶融およびアニーリングの後、本実施例の材料を、５５０℃で２４０分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで、周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。これらのガラスセラミックスのサンプルを、従来のＣｄＳｅガラス（比較例２）と比較した。図７に示すように、本実施例のサンプルの吸光度を測定した。特に、図７は、０．５ｍｍの経路長における波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）をプロットしたものである。さらに、図７の吸光度データを評価して、本実施例の材料（例１－１３、例１－１４および例１－１５）の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳおよびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第７Ａ表～第７Ｃ表にまとめた。図７および第７Ａ表～第７Ｃ表のデータから明らかなように、本実施例のガラスセラミックス組成物は、それらの色がマンガンのタングステン酸塩（ＭｎＷＯ４）を由来としており、ＲＣＲＡ規制の比較用ＣｄＳｅガラスと同等の色および吸光度特性を示している。
実施例８
本実施例では、フッ素を含まない、マンガンをドープした酸化タングステンガラスセラミックス組成物を、第２表で上に概説したように、例１－１７および例１－１８に従って溶融し、アニール処理した。溶融およびアニーリングの後、本実施例の材料を、５５０℃で２４０分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで、周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、本実施例のサンプルの吸光度および透過率を測定した。特に、図８Ａおよび図８Ｂは、０．５ｍｍの経路長における波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をプロットしたものである。さらに、図８Ａの吸光度データを評価して、本実施例の材料（例１－１７および例１－１８）の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳおよびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第８Ａ表および第８Ｂ表にまとめた。図８Ａおよび図８Ｂ、ならびに第８Ａ表および第８Ｂ表のデータから明らかなように、本実施例のガラスセラミックス組成物は、中程度ないし低い可視透過率およびＩＲ吸光度を示すことから、眼科用アイウェアによく適している。それらの吸光度は、マンガン－タングステン酸塩－固溶体相（すなわち、マンガン重石）の形成に起因している。
本実施例では、フッ素を含まない、マンガンをドープした酸化タングステンガラスセラミックス組成物を、第２表で上に概説したように、例１－１７および例１－１８に従って溶融し、アニール処理した。溶融およびアニーリングの後、本実施例の材料を、５５０℃で２４０分間の熱処理に供し、１℃／分で４７５℃まで冷却し、次いで、周囲空気の電気オーブンにおいて炉速で室温まで冷却した。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、本実施例のサンプルの吸光度および透過率を測定した。特に、図８Ａおよび図８Ｂは、０．５ｍｍの経路長における波長の関数としての吸光度（ＯＤ／ｍｍ）および透過率（％）をプロットしたものである。さらに、図８Ａの吸光度データを評価して、本実施例の材料（例１－１７および例１－１８）の特定の波長範囲（例えば、ＵＶ、ＶＩＳおよびＩＲ／ＮＩＲ領域）での平均、最小および最大の吸光度値を求め、以下の第８Ａ表および第８Ｂ表にまとめた。図８Ａおよび図８Ｂ、ならびに第８Ａ表および第８Ｂ表のデータから明らかなように、本実施例のガラスセラミックス組成物は、中程度ないし低い可視透過率およびＩＲ吸光度を示すことから、眼科用アイウェアによく適している。それらの吸光度は、マンガン－タングステン酸塩－固溶体相（すなわち、マンガン重石）の形成に起因している。
実施例９
本実施例では、鉄をドープした酸化タングステンガラスセラミックスのサンプルを、第２表に従って調製し（例１－１～例１－５）、図９Ａ～図９Ｇに示されているように、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析に供した。いくつかのサンプルは、後続の熱処理を行わずにアニール処理された状態で維持した：図９Ａおよび図９Ｂに示すように、例１－１および例１－２。残りのサンプルは、後続の熱処理に供した：図９Ｃに示すように、５２５℃で１０５分間熱処理した例１－２；図９Ｄに示すように、５５０℃で１０５分間熱処理した例１－２；図９Ｅに示すように、５５０℃で６０分間熱処理した例１－３；図９Ｆに示すように、５５０℃で６０分間熱処理した例１－４；および図９Ｇに示すように、５５０℃で６０分間熱処理した例１－５。例１－２～例１－５の各サンプルを、周囲空気中で冷却し、続けて所定の温度で熱処理を行った（例えば、例１－５では、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却を行った）。図から明らかなように、本実施例のガラスセラミックス組成物はすべて、マグネシウムのタングステン酸塩（ＭｇＷＯ４）を主結晶相とするＸＲＤシグネチャを示した。これらの組成物には微量のＭｇしか含まれておらず、マグネシウムのタングステン酸塩と鉄のタングステン酸塩との面間隔（d-spacing）は非常に似ているため、図９Ａ～図９Ｇの各ＸＲＤプロットは、鉄のタングステン酸塩、ＦｅＷＯ４（すなわち、鉄重石）の存在を示していると考えられる。
本実施例では、鉄をドープした酸化タングステンガラスセラミックスのサンプルを、第２表に従って調製し（例１－１～例１－５）、図９Ａ～図９Ｇに示されているように、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析に供した。いくつかのサンプルは、後続の熱処理を行わずにアニール処理された状態で維持した：図９Ａおよび図９Ｂに示すように、例１－１および例１－２。残りのサンプルは、後続の熱処理に供した：図９Ｃに示すように、５２５℃で１０５分間熱処理した例１－２；図９Ｄに示すように、５５０℃で１０５分間熱処理した例１－２；図９Ｅに示すように、５５０℃で６０分間熱処理した例１－３；図９Ｆに示すように、５５０℃で６０分間熱処理した例１－４；および図９Ｇに示すように、５５０℃で６０分間熱処理した例１－５。例１－２～例１－５の各サンプルを、周囲空気中で冷却し、続けて所定の温度で熱処理を行った（例えば、例１－５では、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却を行った）。図から明らかなように、本実施例のガラスセラミックス組成物はすべて、マグネシウムのタングステン酸塩（ＭｇＷＯ４）を主結晶相とするＸＲＤシグネチャを示した。これらの組成物には微量のＭｇしか含まれておらず、マグネシウムのタングステン酸塩と鉄のタングステン酸塩との面間隔（d-spacing）は非常に似ているため、図９Ａ～図９Ｇの各ＸＲＤプロットは、鉄のタングステン酸塩、ＦｅＷＯ４（すなわち、鉄重石）の存在を示していると考えられる。
実施例１０
本実施例では、マンガンをドープした酸化タングステンガラスセラミックスのサンプルを、第２表に従って調製し（例１－１３～例１－１５）、図１０Ａ～図１０Ｃに示されているように、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析に供した。すべてのサンプルを、後続の熱処理に供した：図１０Ａに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１３；図１０Ｂに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１４；および図１０Ｃに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１５。図から明らかなように、本実施例のガラスセラミックス組成物はすべて、マンガンのタングステン酸塩、ＭｎＷＯ４（すなわち、マンガン重石）のＸＲＤシグネチャを示した。
本実施例では、マンガンをドープした酸化タングステンガラスセラミックスのサンプルを、第２表に従って調製し（例１－１３～例１－１５）、図１０Ａ～図１０Ｃに示されているように、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析に供した。すべてのサンプルを、後続の熱処理に供した：図１０Ａに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１３；図１０Ｂに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１４；および図１０Ｃに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１５。図から明らかなように、本実施例のガラスセラミックス組成物はすべて、マンガンのタングステン酸塩、ＭｎＷＯ４（すなわち、マンガン重石）のＸＲＤシグネチャを示した。
実施例１１
本実施例では、鉄およびマンガンをドープした酸化モリブデンガラスセラミックスのサンプルを、第２表に従って調製し（例１－９、例１－１０および例１－１９）、図１１Ａ～図１１Ｃに示されているように、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析に供した。すべてのサンプルを、後続の熱処理に供した：図１１Ａに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－９；図１１Ｂに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１０；および図１１Ｃに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１９。これらの図のＸＲＤデータを評価しても、これらのサンプルに主結晶相が存在することはまだ明らかになっていない。
本実施例では、鉄およびマンガンをドープした酸化モリブデンガラスセラミックスのサンプルを、第２表に従って調製し（例１－９、例１－１０および例１－１９）、図１１Ａ～図１１Ｃに示されているように、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析に供した。すべてのサンプルを、後続の熱処理に供した：図１１Ａに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－９；図１１Ｂに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１０；および図１１Ｃに示すように、５５０℃で６０分間熱処理し、続けて周囲空気中で冷却した例１－１９。これらの図のＸＲＤデータを評価しても、これらのサンプルに主結晶相が存在することはまだ明らかになっていない。
例示的な実施形態に示されているように、本開示の要素の構造および配置は、単なる例示に過ぎないことに留意することも重要である。本開示では、本技術革新のいくつかの実施形態のみを詳細に説明したが、本開示を検討する当業者であれば、記載されている主題の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく、多くの変更が可能であること（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状および比率、パラメータの値、取り付け配置、材料の使用、色、配向などのバリエーション）を容易に理解するであろう。例えば、一体的に形成されたものとして示されている要素が複数の部品で構成されていてもよいし、複数の部品として示されている要素が一体的に形成されていてもよいし、インタフェースの動作を逆にしたり、その他の方法で変えたりしてもよく、構造体、および／または部材、またはコネクタ、または他のシステムの要素の長さもしくは幅を変えたりしてもよいし、要素間に設けられた調節位置の性質または数を変えたりしてもよい。本システムの要素および／またはアセンブリは、十分な強度もしくは耐久性を提供する多種多様な材料のいずれかから、多種多様な色、質感、および組み合わせで構成されていてもよいことに留意すべきである。したがって、そのような変更はすべて、本技術革新の範囲に含まれることが意図されている。本技術革新の趣旨から逸脱することなく、所望のおよび他の例示的な実施形態の設計、動作条件、および配置について、他の置換、修正、変更、および省略を行うことができる。
記載されているプロセス、または記載されているプロセス内のステップのいずれも、他の開示されているプロセスまたはステップと組み合わせて、本開示の範囲内の構造を形成し得ることが理解されるであろう。本明細書で開示されている例示的な構造およびプロセスは、説明のためのものであり、限定的に解釈されるべきではない。
また、本開示の概念から逸脱することなく、前述の構造および方法に変更および修正が加えられ得ることを理解すべきであり、さらに、そのような概念は、以下の特許請求の範囲によってカバーされることを意図していると理解すべきであるが、ただし、これらの特許請求の範囲が、その文言によって別段の定めをしている場合を除く。さらに、以下に示す特許請求の範囲は、この詳細な説明に組み込まれ、その一部を構成している。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
物品であって、
４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、
３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、
３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、
１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、
０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと
を含み、ここで、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲である、物品。
物品であって、
４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、
３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、
３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、
１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、
０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと
を含み、ここで、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲である、物品。
実施形態２
１モル％～１０モル％のＦをさらに含む、実施形態１記載の物品。
１モル％～１０モル％のＦをさらに含む、実施形態１記載の物品。
実施形態３
ＷＯ３が２モル％～１５モル％である、実施形態１または２記載の物品。
ＷＯ３が２モル％～１５モル％である、実施形態１または２記載の物品。
実施形態４
ＭｏＯ３が２モル％～１５モル％である、実施形態１から３までのいずれか１つ記載の物品。
ＭｏＯ３が２モル％～１５モル％である、実施形態１から３までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態５
０．０１モル％～１モル％のＳｎＯ２をさらに含む、実施形態１から４までのいずれか１つ記載の物品。
０．０１モル％～１モル％のＳｎＯ２をさらに含む、実施形態１から４までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態６
０．１モル％～２モル％のＲＯをさらに含み、ここで、
ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯおよびＢａＯのうちの１つ以上である、実施形態１から５までのいずれか１つ記載の物品。
０．１モル％～２モル％のＲＯをさらに含み、ここで、
ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯおよびＢａＯのうちの１つ以上である、実施形態１から５までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態７
前記物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、実施形態１から６までのいずれか１つ記載の物品。
前記物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、実施形態１から６までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態８
前記物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、実施形態１から６までのいずれか１つ記載の物品。
前記物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、実施形態１から６までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態９
前記物品が、１ｍｍの厚さで１０％以下のヘイズを示す、実施形態１から８までのいずれか１つ記載の物品。
前記物品が、１ｍｍの厚さで１０％以下のヘイズを示す、実施形態１から８までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態１０
物品であって、
５０モル％～７０モル％のＳｉＯ２と、
８モル％～１５モル％のＡｌ２Ｏ３と、
３モル％～２５モル％のＢ２Ｏ３と、
２モル％～８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、
５モル％～１５モル％のＲ２Ｏと
を含み、ここで、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－７モル％～＋４モル％の範囲である、物品。
物品であって、
５０モル％～７０モル％のＳｉＯ２と、
８モル％～１５モル％のＡｌ２Ｏ３と、
３モル％～２５モル％のＢ２Ｏ３と、
２モル％～８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、
５モル％～１５モル％のＲ２Ｏと
を含み、ここで、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－７モル％～＋４モル％の範囲である、物品。
実施形態１１
４モル％～８モル％のＦをさらに含む、実施形態１０記載の物品。
４モル％～８モル％のＦをさらに含む、実施形態１０記載の物品。
実施形態１２
ＷＯ３が３モル％～７モル％である、実施形態１０または１１記載の物品。
ＷＯ３が３モル％～７モル％である、実施形態１０または１１記載の物品。
実施形態１３
ＭｏＯ３が２モル％～５モル％である、実施形態１０から１２までのいずれか１つ記載の物品。
ＭｏＯ３が２モル％～５モル％である、実施形態１０から１２までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態１４
０．１モル％～０．５モル％のＳｎＯ２をさらに含む、実施形態１０から１３までのいずれか１つ記載の物品。
０．１モル％～０．５モル％のＳｎＯ２をさらに含む、実施形態１０から１３までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態１５
０．１モル％～２モル％のＲＯをさらに含み、ここで、
ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯおよびＢａＯのうちの１つ以上である、実施形態１０から１４までのいずれか１つ記載の物品。
０．１モル％～２モル％のＲＯをさらに含み、ここで、
ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯおよびＢａＯのうちの１つ以上である、実施形態１０から１４までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態１６
前記物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも７ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、実施形態１０から１５までのいずれか１つ記載の物品。
前記物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも７ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、実施形態１０から１５までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態１７
前記物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、実施形態１０から１５までのいずれか１つ記載の物品。
前記物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、実施形態１０から１５までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態１８
前記物品が、１ｍｍの厚さで５％以下のヘイズを示す、実施形態１０から１７までのいずれか１つ記載の物品。
前記物品が、１ｍｍの厚さで５％以下のヘイズを示す、実施形態１０から１７までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態１９
物品であって、
４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、
３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、
３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、
１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、
０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと、
少なくとも１つの非晶質相および１つの結晶相と
を含み、ここで、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲であり、
さらに、前記結晶相は、ガラス相内に均一に分布した複数の結晶性析出物を含み、前記複数の結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４およびＭＭｏＯ４のうちの少なくとも一方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ２＋またはＭｎ２＋である、物品。
物品であって、
４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、
３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、
３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、
１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、
０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと、
少なくとも１つの非晶質相および１つの結晶相と
を含み、ここで、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲であり、
さらに、前記結晶相は、ガラス相内に均一に分布した複数の結晶性析出物を含み、前記複数の結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４およびＭＭｏＯ４のうちの少なくとも一方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ２＋またはＭｎ２＋である、物品。
実施形態２０
Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵからなる群から選択される１つ以上のドーパントをさらに含み、ここで、
前記１つ以上のドーパントは、０．０００１モル％～０．５モル％の範囲で存在する、実施形態１９記載の物品。
Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵからなる群から選択される１つ以上のドーパントをさらに含み、ここで、
前記１つ以上のドーパントは、０．０００１モル％～０．５モル％の範囲で存在する、実施形態１９記載の物品。
実施形態２１
前記物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、実施形態１９または２０記載の物品。
前記物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、実施形態１９または２０記載の物品。
実施形態２２
前記物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、実施形態１９または２０記載の物品。
前記物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、実施形態１９または２０記載の物品。
実施形態２３
前記複数の結晶性析出物が、電子顕微鏡で測定された１ｎｍ～５００ｎｍの最長の長さ寸法を含む、実施形態１９から２２までのいずれか１つ記載の物品。
前記複数の結晶性析出物が、電子顕微鏡で測定された１ｎｍ～５００ｎｍの最長の長さ寸法を含む、実施形態１９から２２までのいずれか１つ記載の物品。
実施形態２４
ガラスセラミックスであって、
シリカ、アルミニウム、ホウ素および酸素を含む非晶質相と、
複数の結晶性析出物を含む結晶相と
を含み、前記複数の結晶性析出物は、前記非晶質相内に均一に分布しており、前記結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４およびＭＭｏＯ４のうちの少なくとも一方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ２＋またはＭｎ２＋である、ガラスセラミックス。
ガラスセラミックスであって、
シリカ、アルミニウム、ホウ素および酸素を含む非晶質相と、
複数の結晶性析出物を含む結晶相と
を含み、前記複数の結晶性析出物は、前記非晶質相内に均一に分布しており、前記結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４およびＭＭｏＯ４のうちの少なくとも一方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ２＋またはＭｎ２＋である、ガラスセラミックス。
実施形態２５
Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵからなる群から選択される１つ以上のドーパントをさらに含み、ここで、
前記１つ以上のドーパントは、０．０００１モル％～０．５モル％の範囲で存在する、実施形態２４記載のガラスセラミックス。
Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵからなる群から選択される１つ以上のドーパントをさらに含み、ここで、
前記１つ以上のドーパントは、０．０００１モル％～０．５モル％の範囲で存在する、実施形態２４記載のガラスセラミックス。
実施形態２６
前記ガラスセラミックスが、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、実施形態２４または２５記載のガラスセラミックス。
前記ガラスセラミックスが、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、実施形態２４または２５記載のガラスセラミックス。
実施形態２７
前記ガラスセラミックスが、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、実施形態２４または２５記載のガラスセラミックス。
前記ガラスセラミックスが、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、実施形態２４または２５記載のガラスセラミックス。
実施形態２８
前記複数の結晶性析出物が、電子顕微鏡で測定された１ｎｍ～５００ｎｍの長さ寸法を有する、実施形態２４から２７までのいずれか１つ記載の物品。
前記複数の結晶性析出物が、電子顕微鏡で測定された１ｎｍ～５００ｎｍの長さ寸法を有する、実施形態２４から２７までのいずれか１つ記載の物品。
Claims (15)
- 物品であって、
４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、
３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、
３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、
１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、
０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと
を含み、
前記Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲であり、
少なくとも１つの非晶質相と少なくとも１つの結晶相を含み、該少なくとも１つの結晶相は、化学形態ＭＷＯ ４ 、ＭＭｏＯ ４ 、またはその両方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ ２＋ またはＭｎ ２＋ である、物品。 - １モル％～１０モル％のＦをさらに含む、請求項１記載の物品。
- ＷＯ３が２モル％～１５モル％である、請求項１記載の物品。
- ＭｏＯ３が２モル％～１５モル％である、請求項１記載の物品。
- ０．０１モル％～１モル％のＳｎＯ２をさらに含む、請求項１記載の物品。
- ０．１モル％～２モル％のＲＯをさらに含み、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯおよびＢａＯのうちの１つ以上である、請求項１記載の物品。
- 前記物品が、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、請求項１から６までのいずれか１項記載の物品。
- 前記物品が、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、請求項１から６までのいずれか１項記載の物品。
- 前記物品が、１ｍｍの厚さで１０％以下のヘイズを示す、請求項１から６までのいずれか１項記載の物品。
- 物品であって、
４０モル％～８０モル％のＳｉＯ２と、
３モル％～２０モル％のＡｌ２Ｏ３と、
３モル％～５０モル％のＢ２Ｏ３と、
１モル％～１８モル％のＷＯ３＋ＭｏＯ３と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ２Ｏ３＋ＭｎＯ２と、
０モル％～１５モル％のＲ２Ｏと、
少なくとも１つの非晶質相および１つの結晶相と
を含み、
前記Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２ＯおよびＣｓ２Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３は、－１２モル％～＋４モル％の範囲であり、
さらに、前記結晶相は、ガラス相内に均一に分布した複数の結晶性析出物を含み、前記複数の結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４およびＭＭｏＯ４のうちの少なくとも一方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ２＋またはＭｎ２＋である、物品。 - ガラスセラミックスであって、
シリカ、アルミニウム、ホウ素および酸素を含む非晶質相と、
複数の結晶性析出物を含む結晶相と
を含み、前記複数の結晶性析出物は、前記非晶質相内に均一に分布しており、前記結晶性析出物は、化学形態ＭＷＯ４およびＭＭｏＯ４のうちの少なくとも一方の酸化物を含み、Ｍは、Ｆｅ２＋またはＭｎ２＋であり、
ガラスセラミックスの組成は、ガラスセラミックス１００モル％を基準として、
４０モル％～８０モル％のＳｉＯ ２ と、
３モル％～２０モル％のＡｌ ２ Ｏ ３ と、
３モル％～５０モル％のＢ ２ Ｏ ３ と、
１モル％～１８モル％のＷＯ ３ ＋ＭｏＯ ３ と、
０．１モル％～２モル％のＦｅ ２ Ｏ ３ ＋ＭｎＯ ２ と、
０モル％～１５モル％のＲ ２ Ｏと
を含み、
前記Ｒ ２ Ｏは、Ｌｉ ２ Ｏ、Ｎａ ２ Ｏ、Ｋ ２ Ｏ、Ｒｂ ２ ＯおよびＣｓ ２ Ｏのうちの１つ以上であり、
Ｒ ２ Ｏ－Ａｌ ２ Ｏ ３ は、－１２モル％～＋４モル％の範囲である、ガラスセラミックス。 - Ｈ、Ｓ、Ｃｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｂ、ＢｉおよびＵからなる群から選択される１つ以上のドーパントをさらに含み、
前記１つ以上のドーパントは、０．０００１モル％～０．５モル％の範囲で存在する、請求項１１記載のガラスセラミックス。 - 前記ガラスセラミックスが、３００ｎｍ～４００ｎｍの紫外線（ＵＶ）波長帯域で少なくとも５ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示し、４００ｎｍ～７００ｎｍの可視光線波長帯域で少なくとも２ＯＤ／ｍｍの平均吸光度を示す、請求項１１または１２記載のガラスセラミックス。
- 前記ガラスセラミックスが、７００ｎｍ～３０００ｎｍでの少なくとも５０％の光透過率と、３２０ｎｍ～５２５ｎｍのシャープなカットオフ波長とを含む、請求項１１または１２記載のガラスセラミックス。
- 前記複数の結晶性析出物が、電子顕微鏡で測定された１ｎｍ～５００ｎｍの長さ寸法を有する、請求項１１または１２記載のガラスセラミックス。
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