[发明专利]一种玻璃组分高效筛选系统及方法

说明书

本发明公开了一种玻璃组分高效筛选系统及方法，涉及玻璃制造领域。该系统包括加热单元、坩埚单元和均化单元三个部分，在加热单元中，通过坩埚旋转和均化单元协同作用，实现了一炉中多坩埚同时熔制，而且保证了熔制环境一致性。该系统及其方法有效解决了玻璃制备从“一炉一埚”向“一炉多埚”的转变，为研究玻璃“组分‑性能”关系提供了有效途径，显著提高了玻璃组分筛选效率。

技术领域

本发明涉及玻璃制备技术领域，特别是涉及一种玻璃组分高效筛选系统及方法。

背景技术

组分筛选是玻璃性能优化的关键。玻璃组分筛选主要采用试错法，即“组分设计与调整-制备出玻璃-玻璃性能测试-反馈进行组分调整与优化”，通过反复叠代不断提高玻璃的理化性能。目前，试错法的制约瓶颈是玻璃制备技术，由于采用“一炉一埚”技术将配合料高温熔制成玻璃，导致玻璃组分筛选工作量巨大、性能调整周期长、成本较高。为此，如何突破“一炉一埚”技术是玻璃组分高效筛选亟待解决的问题。

材料高通量制备为组分筛选提供重要思路。高通量制备是指采用某种方法在短时间内制备出传统方法难以获得的大量样品，形成一个包含了一定成分范围的材料库，可极大地提高新材料开发的效率，缩短从材料研发到实际应用的周期，降低研发成本。利用高通量制备思路可以实现玻璃制备从“一炉一埚”向“一炉多埚”转变，可显著提升玻璃组分筛选效率，快速建立玻璃“组分-性能”关系；同时，“一炉多埚”制备还为绘制玻璃形成图和相图提供快速方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种玻璃组分高效筛选系统及方法，以打破玻璃传统的“一炉一埚”制备，实现“一炉多埚”制备，从而显著提升玻璃组分的筛选效率，快速建立玻璃的“组分-性能”关系。

为了实现上述目的，本发明提供了一种玻璃组分高效筛选系统，包括：

一种玻璃组分高效筛选系统，包括：

加热单元，其包括中空的圆柱型炉体，所述炉体的顶部安装有观察窗，所述炉体的一侧开设有排气口，所述炉体的内部均匀地设有加热元件，所述加热元件通过耐火材料与炉体的内壁连接；所述炉体的下部与支撑体连接；所述支撑体的下部连接有升降旋转机构；

坩埚单元，其包括多个坩埚和坩埚套，多个坩埚呈轴对称分布在坩埚套的内周，所述坩埚套镶嵌于支撑体的上部。

均化单元，其包括两对超声发生器，两对所述超声发生器垂直分布于炉体的外部。

进一步地，其中所述耐火材料选自锆刚玉砖、泡沫氧化铝砖、硅藻土砖或粘土砖中的一种或多种。

进一步地，其中所述加热元件为异型硅钼棒。

进一步地，其中所述炉体的下部通过保温棉与支撑体连接。

进一步地，其中所述支撑体的下部通过耐热不锈钢连接有升降旋转机构。

进一步地，其中所述升降旋转机构的转速为30-80rpm。

进一步地，其中所述观察窗的周围安装有冷却水循环单元。

进一步地，其中所述坩埚的材质为Pt或刚玉，且所述坩埚的数量不大于24个。

进一步地，其中所述超声发生器的超声作用区域与坩埚的位置匹配。

进一步地，其中所述超声发生器的超声振动频率为50-100kHz，作用时间为20-60min。

本发明还提供了一种玻璃组分高效筛选方法，所述方法通过上述的玻璃组分高效筛选系统实施，包括以下步骤：

1)配制系列玻璃配合料，分别置入不同坩埚中，按顺序放入坩埚套中；

2)启动升降旋转机构，将坩埚升入加热单元中，进行加热和旋转坩埚；