Prediction of glass‐forming regions in AlF3‐M(PO3)2‐R2SO4‐based poly‐anionic fluoro‐sulfo‐phosphate glasses

溶解度 材料科学 磷酸盐玻璃 结晶 折射率 磷酸盐 化学计量学 分析化学(期刊) 离子键合 离子 矿物学 表征(材料科学) 化学工程 化学 物理化学 纳米技术 兴奋剂 光电子学 工程类 有机化学 色谱法
作者
Weijie Zhu,Weichao Wang,Xin Geng,Yueting Liu,Yao Ji,Binfeng Liang
出处
期刊:Journal of the American Ceramic Society [Wiley]
标识
DOI:10.1111/jace.20055
摘要

Abstract Phosphate glasses have garnered significant attention as host materials for various laser applications due to their high rare‐earth ion solubility, large stimulated emission cross‐section, and low nonlinear refractive index. Modification of phosphate glass composition is feasible through poly‐anion substitution, leading to poly‐anionic glasses with unique properties. This study explores the glass‐forming regions (GFRs) of AlF 3 ‐R 2 SO 4 ‐M(PO 3 ) 2 ‐based poly‐anionic fluoro‐sulfo‐phosphate (R/M‐FSP) glasses, a promising class of ionic glasses. Theoretical GFRs are predicted using a thermodynamic approach and then validated through a few experiments. The experimental GFRs range from K/Ba‐FSP > Na/Ba‐FSP > Li/Ba‐FSP > K/Sr‐FSP > Na/Sr‐FSP > Li/Sr‐FSP, with wider areas observed under lower cation field strength. Notably, the K/Ba‐FSP glass system exhibits high anti‐crystallization stability (approximately 140°C) and a low nonlinear refractive index (1.43 × 10 –13 –1.83 × 10 –13 esu), advantageous for high‐power laser operations. Furthermore, a comparative study among K/Ba‐FSP glasses elucidates the general principles of manipulating glass structure and physical properties through compositional variation.
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