一种锂铝硅偏振玻璃及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及锂铝硅偏振玻璃技术领域，具体涉及一种锂铝硅偏振玻璃及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着光电子技术的蓬勃发展，特别是光电技术在通信领域的广泛应用，光学器件在生产生活中的需求越来越广泛，对高性能偏振器件的需求也越来越高，这就需要偏振器件具有良好的光学性能，而光学偏振玻璃不仅具有优异的光学透过率和热稳定性，且具有偏振光直接输出特性，能够很好地满足这些要求；当前偏振玻璃的开发朝着功能结构一体化的方向发展，这就需要玻璃同时具有优异的力学性能，锂铝硅玻璃较好的机械强度和光学加工特性，使得其可以作为偏振玻璃的基础玻璃，因此制备高消光比、制备简单的锂铝硅偏振玻璃成为当务之急。
3.目前光学偏振玻璃常见的制备方法还是沿袭传统的制造工艺，为把熔制好的含银玻璃进行析晶处理，而后再进行拉伸或辊轧处理，在玻璃基体中生成椭球形银颗粒，然后将其置于强还原性气体如氢气，一氧化碳中加热还原，使玻璃表面的银离子被还原为单质银，形成针状定向分布的银纳米结构。该工艺的特点为：基础玻璃制备完成，后续处理工序多，要经过热处理，拉伸，还原等工艺，耗时长，且工艺设备复杂，使得生产效率低下，生产成本增加；在热处理的温度高，一般都是600℃以上，能耗高，增加制备成本；在还原工艺中在高温高压下使用氢气等还原性气体，导致工艺的不可控性增加，且生产安全性大大降低；并且由于玻璃拉伸工艺本身的局限性，限制了产品的尺寸，该工艺制备的偏振玻璃存在尺寸小的问题，无法满足在三维显示屏，车辆眩光消除器等领域的使用，并存在棒状纳米银颗粒的长径比分布不均、成品率低等弊端，严重影响偏振玻璃的广泛应用。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种锂铝硅偏振玻璃及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是通过不含银元素的基础玻璃制备后，借助熔盐引入银元素，使玻璃具有等离子振荡吸收效应，同时在熔盐中玻璃进行化学钢化处理，能显著提高偏振玻璃的光学性能和机械性能，且没有拉制过程，对玻璃尺寸没有限制，可以制备米级偏振玻璃，可满足行业发展对玻璃性能的要求。
5.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出的一种锂铝硅偏振玻璃的制备方法，包括以下步骤：
6.步骤一，按设定偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％～70wt％的sio2，12wt％～15wt％的al2o3，10wt％～20wt％的li2co3，2wt％～5wt％的b2o3，1wt％～3wt％的na2o，2wt％～5wt％的zno2及1wt％～5wt％的sb2o3；
7.步骤二，将步骤一混合均匀的原料进行高温熔制、澄清、漏料成形和退火得到锂铝硅基础玻璃；
8.步骤三，将步骤二制备的锂铝硅基础玻璃浸入熔盐中进行离子交换；
9.步骤四，将步骤三制备的锂铝硅玻璃在第二辅助电场中处理，得到银有序阵列的锂铝硅偏振玻璃。
10.本发明的目的及解决其技术问题进一步是采用以下技术方案来实现的。
11.作为优选，前述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其中步骤二中，将步骤一混合均匀的原料在1400-1500℃下进行高温熔制，将得到的熔融玻璃液持续进行梯度机械搅拌，所述梯度机械搅拌的方式选自50rpm/(0.5-1)h、40rpm/(0.5-1)h、30rpm/(0.5-1)h、20rpm/(0.5-1)h中的至少三段，以确保玻璃原料能完全熔融并混合均匀。
12.作为优选，前述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其中步骤二中，所述退火温度为490-550℃，退火时间为2-6h。
13.作为优选，前述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其中步骤三中，所述熔盐包括硝酸盐；所述硝酸盐包括硝酸银、硝酸钾和硝酸钠，三者的重量比为1：(8～10)：(4～5)。
14.作为优选，前述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其中步骤三中，所述熔盐还包括磷酸盐和碳酸盐中的至少一种；所述磷酸盐选自磷酸钾、磷酸钙或磷酸镁；所述碳酸盐选自碳酸钾或碳酸钠。
15.作为优选，前述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其中步骤三中，所述离子交换是通过高温熔盐浸渍和第一辅助电场相叠加的方式进行离子交换；所述第一辅助电场为垂直于玻璃表面的静电场。
16.作为优选，前述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其中步骤三中，所述离子交换的温度为400-450℃，所述第一辅助电场加载的静电场强度为800-1500v/mm，加载时间为90-150min。
17.作为优选，前述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其中步骤四中，所述第二辅助电场为平行于玻璃表面的静电场；所述第二辅助电场加载的静电场强度为800-1500v/mm，加载时间为2-5h。
18.本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。本发明提出的一种锂铝硅偏振玻璃，按质量百分比计，其包含：62wt％～70wt％的sio2，12wt％～15wt％的al2o3，10wt％～20wt％的li2co3，2wt％～5wt％的b2o3，1wt％～3wt％的na2o，2wt％～5wt％的zno2及1wt％～5wt％的sb2o3；
19.作为优选，前述的锂铝硅偏振玻璃，其中所述锂铝硅偏振玻璃是通过上述任一所述的方法制得。
20.本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。本发明提出的一种偏振器件，其包括起偏器、检偏器或衰减器，所述起偏器、检偏器或衰减器包含上述的偏振玻璃。
21.作为优选，前述的偏振器件，其中所述偏振器件为光隔离器、光纤连接器、光开关、光纤耦合器、光传感器或光探测器。
22.机理：本发明先制备大尺寸锂铝硅基础玻璃，而后利用离子交换工艺和辅助电场工艺相结合处理锂铝硅基础玻璃，引入银元素。在离子交换处理工艺过程中，熔盐中含有硝酸银、硝酸钾、硝酸钠、磷酸钾和碳酸钾，熔盐中的银离子与玻璃表面充分接触，扩散到进入玻璃内层中，与玻璃中的碱金属离子进行交换；同时玻璃在熔盐中还存在li
-na

、na
-k

的
离子交换，玻璃得到较大应力层和较高的应力，即在玻璃在熔盐中进行化学钢化处理。在离子交换处理的同时在垂直于玻璃表面方向上施加辅助电场，在辅助电场的作用下，银离子克服势垒进入玻璃内，有更多的银离子引入玻璃中，提高玻璃中银离子的数量和离子层的厚度；离子交换完成后改变辅助电场方向，使得辅助电场方向平行于玻璃表面，玻璃中的银离子聚集成胶体，并沿着电场方向形成有序的链状定向排列结构，得到的玻璃样品光学性能和机械性能优越，且适用于制备大尺寸偏振玻璃。
23.相比于现有技术，本发明所述的锂铝硅偏振玻璃及其制备方法和应用具有以下有益效果：
24.本发明所述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其大大简化了基础玻璃后续处理工艺，取消后续还原步骤，大大缩短了工艺耗时，同时热处理温度也明显降低；本发明还提高了生产效率，降低了成本，节约了能源；在已制备基础玻璃后续工艺中通过离子交换引入银元素，可以避免在制备基础玻璃的过程中就引入银元素可能导致玻璃浑浊或着色的问题。同时不受限于传统偏振玻璃制备尺寸较小的难题，该制备方法可适用于大尺寸偏振玻璃的制备，大大拓展了偏振玻璃的应用领域。
25.本发明所述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其可以采用硝酸银、硝酸钾、硝酸钠、磷酸钾和碳酸钾的混合熔盐，可以在引入银离子的同时与化学钢化技术相结合，以期玻璃表面形成复合应力层，提高玻璃机械性能；通过在熔盐中加入磷酸盐如磷酸钾和碳酸盐如碳酸钾，引入磷酸根离子和碳酸根离子，能够有效地吸附从玻璃中交换出的锂离子，减少熔盐中锂离子含量，从而促进离子交换反应正向进行，提高进入玻璃基体中银离子含量。
26.本发明所述的锂铝硅偏振玻璃的制备方法，其在离子交换过程中附加静电场，在垂直于玻璃表面的辅助电场作用下，有助于银离子克服势垒进入玻璃内，提高进入玻璃基体中银离子数量和玻璃中银离子层厚度。
27.本发明所述的偏振玻璃的制备方法，其在离子交换完成后附加静电场，对静电场强度、加载时间的控制较对温度场的控制更为容易而精确，因此在平行于玻璃表面的电场作用下，利用加载静电场来控制玻璃中银的聚集和排列，银颗粒聚集成胶体，沿着电场方向形成有序的链状定向排列结构，通过电场强度和加载时间的控制来链状排列结构的大小，从而获得较高的有序度，得到消光比高的偏振玻璃。
28.本发明所述的锂铝硅偏振玻璃，其尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚(25-50mm)，消光比达到55db以上，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率达到75％以上，抗弯强度为580mpa-595mpa。
29.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
30.图1是实施例1得到的锂铝硅偏振玻璃的光学电镜照片。
具体实施方式
31.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种锂铝硅偏振玻璃及其制备方法和应用，其具体实施
方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
32.在本发明以下实施例中，若无特殊说明，所涉及的材料、试剂等均为本领域技术人员熟知的市售商品；若无特殊说明，所述方法均为本领域公知的方法。除非另外定义，所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内的普通技术人员所理解的通常意义。
33.现有技术中偏振玻璃需预先通过玻璃组分中引入含银成分，熔制成型玻璃后再析晶热处理，最后拉制成含棒状的银纳米颗粒定向排列结构，现有技术拉制的含银偏振玻璃银胶粒分布不均匀，粒径比范围宽，造成玻璃消光比低，性能差，后续处理工艺耗时长，能耗大，且需要处理还原性尾气，可能造成环境污染，制备玻璃尺寸小，仅在在厘米级别。为此，本发明在不含银元素的基础玻璃制备后，通过熔盐引入银元素，使玻璃具有等离子振荡吸收效应，同时在熔盐中玻璃进行化学钢化处理，能显著提高偏振玻璃的光学性能和机械性能，且没有拉制过程，对玻璃尺寸没有限制，可以制备米级偏振玻璃，解决了大尺寸偏振玻璃结构功能一体化的问题，可满足行业发展对玻璃性能的要求。
34.本发明的一些实施例提供了一种锂铝硅偏振玻璃的制备方法，包括以下步骤：
35.步骤一，按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％～70wt％的sio2，12wt％～15wt％的al2o3，10wt％～20wt％的li2co3，2wt％～5wt％的b2o3，1wt％～3wt％的na2o，2wt％～5wt％的zno2及1wt％～5wt％的sb2o3；
36.步骤二，将步骤一混合均匀的原料进行高温熔制、澄清、漏料成形和退火得到锂铝硅基础玻璃；
37.步骤三，将步骤二制备的锂铝硅基础玻璃浸入熔盐中进行离子交换；
38.步骤四，将步骤三制备的锂铝硅玻璃在辅助电场中处理，得到银有序阵列的锂铝硅偏振玻璃，见图1。从图1中可以看出，玻璃中的银元素沿着电场方向有序阵列。
39.在一些实施例的步骤一中，所述原料中各组分的作用如下：
40.sio2是构成玻璃骨架的主要组成，在玻璃内部可形成统一的网络，在玻璃内加入sio2可以提高玻璃的强度，黏度，热稳定性，降低玻璃的热膨胀系数。若sio2含量低于60wt％会导致玻璃整体性能较差，但含量高于70wt％会导致在玻璃熔制过程中所需温度过高，并会造成结石等缺陷，影响最终性能。
41.al2o3可以与sio2一起组成网络结构，使玻璃结构趋于紧密，改进玻璃的一系列性能。若al2o3含量低于10wt％，玻璃内部网络结构度小，强度，黏度等性能小，同时网络间隙小。若含量高于15wt％，熔制所需温度过高，并会造成结石等缺陷，影响最终性能。
42.li2co3中li

离子半径小，电场强度大，能提高玻璃的化学稳定性和表面张力，具有高温阻熔、加速玻璃熔化的作用，并降低玻璃高温黏度。本发明中li2o主要通过与熔盐中的ag

、na

、k

离子交换，在玻璃中引入银离子，并得到复合应力层和较高应力。若含量较低，则达不到预期效果，若含量较高，会使得玻璃容易析晶。
43.na2o是基础玻璃网络体的网络外体氧化物，能提高玻璃的化学稳定性和表面张力，可以提供游离氧使得[sio4]网络体中的o/si比值增加，硅氧键断裂，具有高温助熔、加速玻璃熔化的作用，并降低玻璃高温黏度，也有利于玻璃的澄清。若其含量低于1wt％，则达不到预期效果，若其含量高于3wt％，会使得玻璃容易析晶，同时会导致玻璃的热膨胀系数
增加，玻璃化学稳定性和力学性能降低。
[0044]
b2o3是玻璃的重要组成之一，能改善玻璃的性能，又是良好的助熔剂。其在玻璃中形成硼氧四面体，使结构趋于紧密，提高玻璃的黏度。若其含量高于5wt％，会导致玻璃熔制过程中所需温度过高，它不是以硼氧四面体而是以硼氧三角体出现在玻璃结构中，使玻璃结构减弱，导致性能降低，同时出现分相。若其含量低于2wt％，玻璃中不能形成足够的硼氧四面体，使得硼的结构从层状向架状结构转变，b2o3与sio2不能形成均匀一致的玻璃基体。
[0045]
zno2通常以锌氧八面体作为网络外体氧化物，当玻璃中的游离氧足够时，可以形成锌氧四面体而进入玻璃的结构网络，使得玻璃的结构更趋于稳定。zno2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性及折射率。若玻璃中zno2含量高于5wt％，会造成玻璃析晶；若其含量低于2wt％，zno是以[zno6]形式进入玻璃结构中，导致玻璃结构疏松。
[0046]
sb2o3具有澄清作用，可以防止二次小气泡的产生。sb2o3能保持玻璃有足够的结构强度，防止玻璃在析晶过程中乳浊。其含量范围为1wt％～5wt％。若其含量高于5wt％，过量的sb2o3会使玻璃乳化，若其含量低于1wt％，不能起到澄清的作用。
[0047]
在一些实施例的步骤二中，将步骤一混合均匀的原料在1400-1500℃下进行高温熔制，之后将得到的熔融玻璃液持续进行梯度机械搅拌，所述梯度机械搅拌的方式选自50rpm/(0.5-1)h、40rpm/(0.5-1)h、30rpm/(0.5-1)h和20rpm/(0.5-1)h中的至少三段，以确保玻璃原料能完全熔融并混合均匀。梯度搅拌为了把玻璃液内不均匀趋于和粗条纹不断分割成为细而短的条纹，以利于玻璃液与条纹间相互溶解扩散，从而使得条纹逐渐消失或减少，搅拌速率和时间与玻璃液自身黏度和温度有直接关系，随着熔制进行，玻璃液黏度是逐渐变化的，根据玻璃液黏温特性选择合适搅拌速率和时间。
[0048]
在一些实施例的步骤二中，所述退火温度可以为490-550℃，退火时间可以为2-6h。退火是为了消除玻璃中的内应力，若退火温度低于490℃会导致效率低下，如退火温度高于550℃，则能耗过高，且玻璃中会产生新的内应力；若退火时间小于2h达不到消除内应力的效果，如退火时间大于6h，则不会增加消除应力的效果。
[0049]
在一些实施例的步骤三中，所述熔盐可以包括硝酸盐；所述硝酸盐包括硝酸银、硝酸钾和硝酸钠，三者的重量比为1：(8～10)：(4～5)。硝酸银是为了引入银离子，硝酸钾和硝酸钠的作用主要是为了完成li-na和na-k的离子交换，若硝酸钾和硝酸钠重量比过大，则导致溶液中主要发生的是li-na和na-k的离子交换，银离子与锂离子交换不充分，引入的银离子少，影响玻璃偏振性能，若硝酸钾和硝酸钠重量比过小，则li-na和na-k的离子交换不充分，不能得到多种应力层和较高的应力，玻璃的机械强度不佳。
[0050]
在一些实施例的步骤三中，所述熔盐还可以包括磷酸盐和碳酸盐中的至少一种；所述磷酸盐选自磷酸钾、磷酸钙或磷酸镁；所述碳酸盐选自碳酸钾或碳酸钠。加入磷酸盐和碳酸盐，是为了引入磷酸根离子和碳酸根离子，能够有效地吸附从玻璃中交换出的锂离子，减少熔盐中锂离子含量，从而促进离子交换反应正向进行，提高进入玻璃基体中银离子含量。同时抑制或者缓和从玻璃溶出的钠离子浓度增加所产生的表面压缩应力降低，实现较好的强化效果。磷酸盐和碳酸盐的加入量以所述钢化熔盐的重量计分别为1-3wt％和0.5-2％，加入量过高会导致引入的阳离子增多，影响强化效果，加入量过低，起不到吸附锂离子的作用。
[0051]
在一些实施例的步骤三中，所述离子交换是通过高温熔盐浸渍和第一辅助电场相叠加的方式进行离子交换。传统的离子交换过程中的温度场波动、升降温过程中的热惯性等因素无法精确控制玻璃中的离子扩散和交换。将熔盐预热到熔融状态，之后将制备的锂铝硅玻璃浸入熔融的熔盐中进行离子交换；所述第一辅助电场是垂直于玻璃表面的静电场；垂直于玻璃表面的辅助电场作用，有助于银离子克服势垒进入玻璃内，提高进入玻璃基体中银离子数量和玻璃中银离子层厚度。具体地，所述高温熔盐浸渍的温度场可以控制在400-450℃之间，所述第一辅助电场加载的静电场强度可以设置为800-1500v/mm，加载时间可设定为90-150min。通常玻璃的玻璃转变温度在400℃以上，如果温度低于400℃，即使通过第一辅助电场也无法提供玻璃离子交换所需的能量，耗费时间长且交换不完全；若温度高于450℃则导致玻璃结果过于疏松，影响玻璃最终性能。如果静电场强度低于800v/mm，则玻璃不能克服势垒；如静电场强度高于1500v/mm，则交换速率过快，不易控制离子交换效果，且能耗过大。若加载时间小于90min，加载时间过短，则效果不足；若加载时间大于150min，时间过长，则效率降低。
[0052]
在一些实施例的步骤四中，离子交换完成后转变静电场的方向，使得静电场的方向平行于玻璃表面，即所述第二辅助电场为平行于玻璃表面的静电场；在平行于玻璃表面的静电场作用下，利用加载静电场来控制玻璃中银的聚集和排列。具体地，所述第二辅助电场加载的静电场强度为800-1500v/mm，加载时间为2-5h。若静电场强度低于800v/mm，玻璃中的银原子不能沿着电场方向排列，若静电场强度低于1500v/mm，玻璃中的银原子会团聚在一起而不是形成有序的排列，无法实现偏振效果。若加载时间低于2h，银原子还没有充分时间定向排列，若加载时间大于5h，银原子已排列完成，继续增加时间造成能源浪费。
[0053]
此处需要注意的是，步骤三和步骤四都需要静电场，步骤三和步骤四静电场区别是电场方向不一样，目的不同；步骤三的静电场方向是垂直于玻璃表面；步骤四的静电场方向平行于玻璃表面；步骤三的静电场是为了引入银离子进入玻璃，步骤四的静电场是为了银离子在玻璃内部规则排列。
[0054]
本发明的一些实施例还提供了一种偏振玻璃，按质量百分比计，其包含：62wt％～70wt％的sio2，12wt％～15wt％的al2o3，10wt％～20wt％的li2co3，2wt％～5wt％的b2o3，1wt％～3wt％的na2o，2wt％～5wt％的zno2及1wt％～5wt％的sb2o3。
[0055]
通过测试得知，所述锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚(25-50mm)，消光比达到55db以上，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率达到75％以上，抗弯强度为580mpa-595mpa。
[0056]
本发明的一些实施例还提供了一种偏振器件，其包括起偏器、检偏器或衰减器，所述起偏器、检偏器或衰减器包含上述的锂铝硅偏振玻璃；所述偏振器件可以为光隔离器、电压传感器或光磁盘信号检测传感器等器件，该光隔离器可用于光纤通信、光纤传感系统等领域；该电压互感器可用于电力系统中电能计量和继电保护领域，该光磁盘信号检测传感器可以用于电力系统中高压大电流的测量方面或电子防盗探测器领域。
[0057]
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0058]
消光比测试：将各波长的半导体激光用纤维平行光管制成平行光，使其经由相位
补偿器、格兰-汤普森棱镜垂直入射于以下各实施例的偏振玻璃，在与光轴垂直的面内使偏振玻璃旋转，首先测定最小透光光量p1，接着将偏振玻璃旋转90度测定最大透射光量p2，用公式：消光比(db)＝-10log(p1/p2)，求出消光比。
[0059]
透过率测试：测试入射光透过物体后的光通量或光能量，将测试值对比入射光的光通量或总能量来获得该物体的透过率。首先，不通过样品，直接测试入射光的光通量或光能量获得参比光照数据。其次，测试入射光透过物体后的光通量或光能量获得测试光照数据，样品覆盖进光口，将入射光照射在各实施例的偏振玻璃上，入射光透过各实施例的偏振玻璃的光被采集，之后通过检测口进入检测器，检测器检测出射光线数据，其中测试波长介于190nm-1100nm的范围。
[0060]
抗弯强度测试：采用三点弯曲法测量，把样品横放在支架上，用压头由上向下施加负荷，根据样品断裂时的应力值计算强度。每个数据测试5个样品，然后取平均值。
[0061]
实施例1
[0062]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％的sio2；12wt％的al2o3；16wt％的li2co3，5wt％的b2o3，1wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 40rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形,成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃的退火处理2h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：8：4，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在3wt％和1.5wt％，温度场控制为400℃，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为90min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为150min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，见图1。从图1中可以看出，玻璃中的银元素沿着电场方向有序排列；其消光比为56db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为77％；抗弯强度为583mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0063]
实施例2
[0064]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％的sio2；12wt％的al2o3；18wt％的li2co3，3wt％的b2o3，1wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/1h 30rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形，成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃退火处理2h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：10：5，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在3wt％和1.5wt％，温度场控制为400℃，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为90min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为150min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为55db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为75.9％；抗弯强度为581mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可
以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0065]
实施例3
[0066]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％的sio2；12wt％的al2o3；15wt％的li2co3，5wt％的b2o3，2wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 30rpm/1h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过550℃的退火处理2h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：10：5，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在3wt％和1.5wt％，温度场控制为450℃，加载的静电场强度为1500v/mm，加载时间为150min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为1500v/mm，加载时间为150min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为58db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为76.5％；抗弯强度为583mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0067]
实施例4
[0068]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：70wt％的sio2；12wt％的al2o3；10wt％的li2co3，2wt％的b2o3，2wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 30rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃的退火处理2h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：10：5，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在3wt％和0.5wt％，温度场控制为430℃，加载的静电场强度为1000v/mm，加载时间为120min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为1000v/mm，加载时间为120min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为56db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为76％；抗弯强度为590mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0069]
实施例5
[0070]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：70wt％的sio2；12wt％的al2o3；10wt％的li2co3，2wt％的b2o3，2wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 30rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形，成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃的退火处理6h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：8：4，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在3wt％和0.5wt％，温度场控制为430℃，加载的静电场强度为1000v/mm，加载时间为120min。离子交换完成后转变静电场
方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为1500v/mm，加载时间为120min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为59db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为76.6％；抗弯强度为582mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0071]
实施例6
[0072]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％的sio2；12wt％的al2o3；16wt％的li2co3，5wt％的b2o3，1wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 40rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形，成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃的退火处理4h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：8：5，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在2wt％和1.5wt％，温度场控制为400℃，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为90min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为180min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为55db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为77％；抗弯强度为588mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0073]
实施例7
[0074]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％的sio2；12wt％的al2o3；16wt％的li2co3，5wt％的b2o3，1wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 40rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形，成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃的退火处理3h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：10：4，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在2wt％和1.5wt％，温度场控制为400℃，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为90min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为180min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为55db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为77％；抗弯强度为590mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0075]
实施例8
[0076]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％的sio2；12wt％的al2o3；16wt％的li2co3，5wt％的b2o3，1wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 40rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形，成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃的退火处理3h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包
括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：8：4，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在2wt％和1.5wt％，温度场控制为450℃，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为90min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为180min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为58db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为76.6％；抗弯强度为587mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0077]
实施例9
[0078]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％的sio2；12wt％的al2o3；16wt％的li2co3，5wt％的b2o3，1wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 40rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形，成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃的退火处理6h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：8：4，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在2wt％和1.5wt％，温度场控制为450℃，加载的静电场强度为1500v/mm，加载时间为90min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为180min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为60db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为76.3％；抗弯强度为593mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0079]
实施例10
[0080]
按设定锂铝硅偏振玻璃的各组分含量取相应的原料并混合均匀，所述原料包括：62wt％的sio2；12wt％的al2o3；16wt％的li2co3，5wt％的b2o3，1wt％的na2o；2wt％的zno2，2wt％的sb2o3。将混合均匀的原料在1500℃熔化炉中进行高温熔制，经梯度机械搅拌，50rpm/0.5h 40rpm/0.5h 20rpm/1h，以确保玻璃粉均匀分布。经漏料成形，成形尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，并经过490℃的退火处理6h，得到锂铝硅基础玻璃。采用高温熔盐浸渍和辅助电场(电场方向垂直于玻璃表面)相叠加的方式进行离子交换。所述熔盐包括硝酸银、硝酸钾、硝酸钠及磷酸钾和碳酸钾，硝酸银、硝酸钾及硝酸钠三者的重量比为1：8：4，磷酸钾和碳酸钾的加入量以所述熔盐的重量计分别为在2wt％和1.5wt％，温度场控制为400℃，加载的静电场强度为1500v/mm，加载时间为90min。离子交换完成后转变静电场方向，使得电场方向平行于玻璃表面，加载的静电场强度为800v/mm，加载时间为180min。经测试，所制备的锂铝硅偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为58db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为76.5％；抗弯强度为591mpa，所述锂铝硅偏振玻璃可以用于光隔离器的起偏器、检偏器或衰减器。
[0081]
对比例1
[0082]
本对比例与实施例1二者的不同之处在于所述对比例中离子交换过程中没有加载辅助电场，其余与实施例1相同。经测试，所制备的偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为28db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为70.2％；抗弯强度
为401mpa。
[0083]
对比例2
[0084]
本对比例与实施例1二者的不同之处在于所述对比例中离子交换后无后续加载辅助电场处理，其余与实施例1相同。经测试，所制备的偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为11db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为68.8％；抗弯强度为435mpa。
[0085]
对比例3
[0086]
本对比例与实施例1二者的不同之处在于所述对比例中熔盐只有硝酸银，其余与实施例1相同。经测试，所制备的偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为49db，在波长介于190nm-1100nm范围内的透过率为73.6％；抗弯强度为245mpa。
[0087]
对比例4
[0088]
本对比例与实施例1二者的不同之处在于所述对比例中熔盐没有硝酸银，其余与实施例1相同。经测试，所制备的偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为3db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为74.2％；抗弯强度为550mpa。
[0089]
对比例5
[0090]
本对比例与实施例1二者的不同之处在于所述对比例中离子交换温度为室温，其余与实施例1相同。经测试，所制备的偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为7db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为74.8％；抗弯强度为210mpa。
[0091]
对比例6
[0092]
本对比例与实施例1二者的不同之处在于所述对比例中离子交换温度为600℃，其余与实施例1相同。经测试，所制备的偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为11db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为75％；抗弯强度为271mpa。
[0093]
对比例7
[0094]
本对比例与实施例1二者的不同之处在于所述对比例中加载的静电场强度为600v/mm，其余与实施例1相同。经测试，所制备的偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为21db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为75.8％；抗弯强度为389mpa。
[0095]
对比例8
[0096]
本对比例与实施例1二者的不同之处在于所述对比例中加载的静电场强度为2000v/mm，其余与实施例1相同。经测试，所制备的偏振玻璃的尺寸为长1000mm
×
宽1000mm
×
厚50mm，消光比为7db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为74.3％；抗弯强度为296mpa。
[0097]
由上述的实施例1-10的测试数据可见，所制备的偏振玻璃尺寸达到长1000mm
×
宽1000mm
×
厚(20-50)mm，消光比达到55db以上，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率达到75％以上，抗弯强度为580mpa-595mpa。
[0098]
由上述实施例1和对比例1-8的测试数据可见，对比例1是离子交换工程中未施加辅助电场，其所制备的玻璃的消光比为28db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为70.2％，抗弯强度为401mpa；对比例2是离子交换后未续加载辅助电场处理，其所制备的玻璃消光比为11db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为68.8％；抗弯强度为
435mpa；对比例3是熔盐只有硝酸银，其所制备的玻璃消光比为49db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为73.6％；抗弯强度为245mpa，对比例4是熔盐未加硝酸银，其所制备的玻璃消光比为3db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为74.2％；抗弯强度为550mpa；对比例5是离子交换时温度为室温，其所制备的玻璃消光比为7db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为74.8％；抗弯强度为210mpa；对比例6是离子交换温度为600℃，其所制备的玻璃消光比为11db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为75％；抗弯强度为271mpa；对比例7是辅助电场场强为600v/mm，其所制备的玻璃消光比为21db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为75.8％；抗弯强度为389mpa；对比例8是辅助电场场强为2000v/mm，其所制备的玻璃消光比为7db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为74.3％；抗弯强度为296mpa；而本发明实施例1则是将基础玻璃熔制后，通过离子交换和辅助电场复合工艺协同作用，所制备的偏振玻璃的消光比为56db，在波长介于190nm-1100nm的范围内的透过率为77％，抗弯强度为583mpa，光学性能和力学性能大大提高。
[0099]
本发明通过预制大尺寸锂铝硅基础玻璃，而后利用离子交换工艺和辅助电场工艺相结合处理锂铝硅基础玻璃，引入银元素。在离子交换处理工艺过程中，熔盐中含有硝酸银、硝酸钾、硝酸钠、磷酸钾和碳酸钾，熔盐中的银离子与玻璃表面充分接触，扩散到进入玻璃内层中，与玻璃中的碱金属离子进行交换；同时玻璃在熔盐中还存在li -na 、na -k 的离子交换，玻璃得到较大应力层和较高的应力，即在玻璃在熔盐中进行化学钢化处理。在离子交换处理的同时在垂直于玻璃表面方向上施加辅助电场，在辅助电场的作用下，银离子克服势垒进入玻璃内，有更多的银离子引入玻璃中，提高玻璃中银离子的数量和离子层的厚度；离子交换完成后改变辅助电场方向，使得辅助电场方向平行于玻璃表面，玻璃中的银离子聚集成胶体，并沿着电场方向形成有序的链状定向排列结构，链状金属胶粒表面电子共振吸收，使金属胶粒本征吸收带产生分裂，从而使通过其中的光线产生偏振，当金属胶粒呈现链状时，振动方向平行于金属粒子链状排列方向的光子被金属粒子的电子等离子振荡大量吸收，而垂直于金属粒子链状排列方向振动的光子则极少量通过吸收，因此，可以得到的玻璃样品光学性能和机械性能优越，没有拉制处理工艺，没有对玻璃尺寸的限制，适用于制备米级尺寸的偏振玻璃。
[0100]
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实施例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0101]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0102]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
[0103]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。