玻璃杯里的水会产生气泡

(上图)来源:瑞秋(CC BY-NC 2.0)


我最近与一个玻璃制造商讨论了相图在玻璃行业中的应用。有一条特别的信息让我惊讶——为特定应用而设计的眼镜的组合范围通常非常狭窄和复杂,其中包含了许多元素。因此,在生产前、生产中和生产后对成分的测量对于确保最终使用所必需的加工能力和性能是至关重要的。

对于挥发性成分来说,保持其组成特别具有挑战性。元素氟提供了生物医学应用所需的功能。不幸的是,因为玻璃熔体内的反应会形成气态的四氟化硅(SiF)4)或氟化氢(HF),它也很容易挥发。测定氟的方法有劳动密集型滴定法和能量色散x射线光谱法,这些方法对氟等轻元素的灵敏度较低。其他可行的方法可能需要昂贵的设备。

一个最近开放的文章中出现的最新一期的国际应用玻璃科学杂志(IJAGS)介绍了一种测量玻璃中氟的新方法。使用短、高强度的激光脉冲聚焦在样品表面,样品的部分被加热、汽化和部分电离,温度高达10,000°C。通过光谱学,等离子体发射的辐射提供了有关成分的信息,可以进行高灵敏度的定性和定量分析。

这种测量技术相对便宜,破坏性最小。此外,测量可以在固体和液体上进行,使现场测量可行。

作者用这种方法处理表面上含有一定量氟和钙,但磷酸盐和硅酸盐的比例不同的钙-硅酸盐玻璃。光谱数据是根据已知成分的混合粉末进行校准的。结果表明,玻璃中磷酸盐浓度越高,氟的损失就越大,与同类玻璃的文献研究结果相比也比较有利。

开放获取的论文,发表在国际应用玻璃科学杂志,是“激光诱导击穿光谱(LIBS)测定生物活性玻璃中的氟损耗”(DOI: 10.1111 / ijag.15867)。

激光诱导击穿光谱分析的工作原理方案。信贷:巴勃罗·马丁et al。,国际应用玻璃科学杂志

另一篇文章IJAGS,目前在早期的观点,探索了一种低成本的方法来检测熔融玻璃中的气泡。气泡可以对玻璃的性能产生积极或消极的影响,这取决于具体的应用。与氟一样,目前的气泡测量方法是劳动密集型的或需要昂贵的设备。

早期观点文章的作者利用玻璃的离子电导率和气泡中的气体来确定气泡在熔融玻璃中的相对比例。由于玻璃导电,而气泡是绝缘的,因此,电导率降低是由于气泡造成的。

玻璃的电导率是通过在熔融玻璃中浸渍电极来测量的。无泡状态的电导率是通过在高温下保持玻璃直到电导率达到最大值平台来建立的。

高温阻抗测量的结果与使用密度和低温阻抗测量对固体玻璃中气泡体积的死后评估进行了比较。

原位和尸检的结果在定性上是相似的,最大气泡分数出现在样品达到设定温度后的一段时间。不幸的是,峰值时间和气泡分数在原位和尸检方法之间是不同的。即使有这些差异,作者将其归因于在死后样品的淬火过程中发生的过程,本研究也证明了高温阻抗谱的可行性。结果表明,该方法无需样品制备,数据实时,值得进一步研究。

论文发表在国际应用玻璃科学杂志,是“通过原位阻抗光谱测量来推断玻璃熔体中的气泡体积分数”(DOI: 10.1111 / ijag.15895)。

气泡体积分数(ϕ b)通过三种研究方法进行评估:尸体表观密度测量(蓝色)、低温阻抗谱(绿色)以及原位高温阻抗谱(红色)。信贷:佩雷拉等。,国际应用玻璃科学杂志

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