CN110234613A - 高折射率磷酸钛-铌玻璃 - Google Patents

高折射率磷酸钛-铌玻璃 Download PDF

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Abstract

本文所揭示的TiNb‑磷酸盐玻璃相比于传统Ti‑磷酸盐玻璃组合物存在数个优势。本文所揭示的玻璃具有低失透倾向性并且可以通过熔体猝冷加工并形成为宏观组件。尽管存在铌，但是玻璃具有高稳定性指数并且是化学耐久的。本文所揭示的玻璃是透明的并且还具有高折射率，使得它们适用于光学应用。

Description

高折射率磷酸钛-铌玻璃
本申请根据35U.S.C.§119，要求2017年01月25日提交的美国临时申请系列第62/450,178号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
背景技术
TiO2-P2O5体系的玻璃形成是不常见的，因为它是以形成网络的磷酸根组分的较低浓度(约27摩尔％)为中心的。由于此类玻璃的高含量钛，它们的特征是高折射率(～1.9)以及优异的化学耐久性。此外，由于不存在诸如铅之类的组分，在这些玻璃中实现了高折射率而没有伴随着环境和人类健康问题。
不幸的是，简单的二元Ti-磷酸盐玻璃具有高失透倾向性，并且必须通过诸如辊猝冷之类的快速猝冷技术制造。这些技术排除了制造宏观片材。如果可以通过引入额外组分使得此类玻璃稳定化抵抗结晶(理想来说，不会降低折射率)，则可以形成足够大的样品用于需要透明和高折射材料的光学应用。一种此类应用是用于虚拟和增强现实系统。
此外，许多高P2O5含量的磷酸盐玻璃不是化学耐用的，并且在高水分和/或湿度条件下展现出降解或腐蚀，从而限制了它们可以使用的应用范围。
因此，会希望开发具有低失透倾向性的Ti-磷酸盐玻璃，其会允许诸如熔体猝冷和压模等之类的加工技术。这进而会实现将玻璃形成为透明且具有高折射率的宏观物件和光学元件。此外，如果可以从不含铅的组成来生产玻璃从而使得环境和健康问题最小化的话，则会是合乎希望的。除此之外，生产这样的玻璃会是合乎希望的，所述玻璃具有的色散小于含有铅或铋的同等的高折射率的玻璃。最后，会希望这些玻璃的特征是优异的化学耐久性并且不显示出许多磷酸盐玻璃常见的水分/湿度腐蚀。本发明满足了这些需要。
发明内容
本文所揭示的TiNb-磷酸盐玻璃相比于传统Ti-磷酸盐玻璃组合物存在数个优势。本文所揭示的玻璃具有低失透倾向性并且可以通过熔体猝冷加工并形成为宏观组件。尽管存在铌，但是玻璃具有高稳定性指数并且是化学耐久的。本文所揭示的玻璃当在空气或氧气中退火时是透明的，并且还具有高折射率，使得它们适用于光学应用。
本文所述的材料、方法和装置的优点会部分地在以下说明书中阐明，或者可以通过实践下文所述的方面习得。通过所附权利要求中特别指出的要素和组合将会认识和获得下述优点。要理解的是，前面的一般性描述和以下详细描述都只是示例和说明性的，并不构成限制。
附图说明
被纳入此说明书并构成说明书的一部分的附图说明说明了下述的数个方面：
图1显示三元TiNb磷酸盐玻璃组合物(单位，摩尔％)，其在从熔体猝冷后得到稳定玻璃(实心圆)。在冷却后失透或者当在1600℃熔化时无法形成均匀液体的组成用空心圆表示。
图2显示TiO2和Nb2O5的总百分比范围是约20至约80摩尔％的各种玻璃组合物在1549nm的折射率(n1549)。在较高的TiO2+Nb2O5的总百分比，折射率增加。
具体实施方式
在公开和描述本文的材料、制品和/或方法之前，要理解的是，下文描述的方面不限于特定的化合物、合成方法或应用，因为它们当然是可以变化的。还理解的是，本文所使用的术语的目的仅为了描述特定的方面而不是限制性的。
在说明书和下面的权利要求书中，参考许多术语，这些术语应定义为具有以下含义：
必须要注意的是，除非上下文另外清楚地说明，否则在说明书和所附权利要求中使用的单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物。因此，例如玻璃组合物中的“一种金属氧化物”包括两种或更多种金属氧化物的混合物等。
“任选的”或“任选地”表示随后描述的事件或情形会或不会发生，而且该描述包括事件或情形发生的实例和事件或情形不发生的实例。例如，本文所述的玻璃组合物可以任选地含有碱金属氧化物，其中，可以存在或者不存在碱金属氧化物。
如文中所用，术语“约”用于为数值范围端点提供了灵活性，对于给定的数值，可以“略高于”或“略低于”所述端点，而不影响所希望的结果。
在本说明书全文中，除非上下文另外清楚地说明，否则用词“包括”或者诸如“包含”或“包含了”之类的变化形式应理解为指示包括所陈述的元素、整体或步骤，或者包括元素、整体或步骤组，但是没有排除任何其他元素、整体或步骤或者元素、整体或步骤组。
材料的“折射率”是描述了光如何传播通过该材料的数字。其通过等式n＝c/v定义，式中，c是光在真空中的速度，以及v是当光传播通过材料时的速度。在一个方面中，本文所揭示的材料的折射率在测得的波长范围上几乎不显示出变化，因而表征为低色散。
如本文所用，材料的“玻璃转化温度”(Tg)表征了无定形材料中发生玻璃转化的温度。在低于Tg的温度，材料以硬且脆的状态存在，以及在高于Tg的温度，材料以超冷却液态存在。如果材料存在晶体状态的话，Tg总是低于材料的晶体状态的熔化温度。
如本文所用，“失透”是在玻璃中形成晶体结构。失透会是如下情况所导致的：玻璃表面的不当清洁，玻璃长时间保持在高温(这可能导致晶体成核)，或者仅仅是由于玻璃中的原材料的倾向性。在一个方面中，简单的二元磷酸钛玻璃具有高的失透趋势。在另一个方面中，可以通过使用快速猝冷技术(例如，辊猝冷)来避免失透。在另一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物具有低失透倾向性，并且因此可以采用明显低于与辊猝冷相关那些的冷却速率将其猝冷到像玻璃的状态。
如本文所用，“玻璃稳定性指数”指的是通过差示扫描量热法测得的结晶起点(Tx)与玻璃转化(Tg)之间的温差。在一个方面中，本文所述的玻璃组合物具有高的玻璃稳定性指数。在另一个方面中，本文所述的玻璃组合物的玻璃稳定性指数可以是100℃或更大或者150℃或更大或者200℃或更大。
“网络改性剂”是改变了氧化物玻璃中的玻璃网络的组分。在一个方面中，网络改性剂可以使得玻璃形成不稳定。在另一个方面中，以其自身而言，网络改性剂不会形成玻璃，但是可以被包含在玻璃组合物中以改变组合物的性质。
如本文所用，“色散”是材料的折射率对于波长的变化。在一个方面中，本文所述的玻璃组合物的色散低于其他高折射率玻璃(例如，含铅或铋的玻璃)。
“熔体猝冷”是用于生产玻璃的常用技术。在熔体猝冷中，原材料混合成批料并熔融；熔融的持续时间和温度取决于单体组分的熔点。在熔化之后，可以浇铸玻璃然后在接近Tg退火，以去除可能留下的热应力。经过熔体猝冷的玻璃可以通过切锯、研磨、抛光以及其他技术进行进一步加工。在一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物可以通过熔体猝冷加工。在另一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物可以被制造成宏观片材。
“辊猝冷”是用于将具有差的形成玻璃的趋势的材料加工成玻璃的快速猝冷技术。在辊猝冷中，倾倒玻璃熔体通过辊。在一个方面中，通过辊猝冷加工的玻璃无法被制造成宏观片材。在另一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物具有良好的形成玻璃的趋势，并且不需要通过辊猝冷进行加工。
如本文所用，“退火”是在从玻璃形成物体之后，对热玻璃进行缓慢冷却的过程。在一个方面中，退火可以释放在玻璃物体制造过程中引入的内应力。在另一个方面中，当通过空气中的常规熔融形成后，本文所述的玻璃会是具有强烈颜色的，但是可以通过在升高的温度(包括接近Tg的温度)在空气或氧气中退火来漂白至透明。玻璃的“退火温度”或“退火点”是玻璃的粘度达到1013.2泊的温度。在一个方面中，在退火温度，玻璃仍然是足够硬的，其可以抵抗外部变形(和所导致的任意破裂)，但是变得恰好足够软到释放内应变。在一个方面中，本文所揭示的玻璃的退火点的范围可以是540至800℃。
材料(例如，由玻璃组合物形成的物体)可以响应温度改变发生形状、面积或体积的变化。“热膨胀系数”是膨胀程度除以温度变化，并且会随着温度发生变化。在一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物在从室温到300℃的范围上具有范围是30-75×10-7/℃的体积热膨胀系数(α300)。
说明书和权利要求书中对组合物或制品中具体元素的原子百分比的引用指的是以原子百分比表示的组合物或制品中的元素或组分与任意其他元素或组分之间的摩尔关系。因此，在含有2原子％组分X和5原子％组分Y的化合物中，X和Y以2:5的摩尔比存在，并且无论该化合物中是否包含其他组分，都以该比例存在。
为了方便起见，如本文所用，多个项目、结构元素、组成元素和/或材料可以用一个通用清单列示。但是，这些列表应理解为如同列表中的每个成员均单独认定为独立且唯一的成员。因此，除非有相反提示，否则任意此类列表中的单独成员都不能仅仅根据它们出现在共群中而理解为实际上等同于相同列表中的任何其它成员。
可以以范围形式表述或显示浓度、数量和其它用数字表示的数据。要理解的是，使用此类范围形式只是为了方便和简洁，因而应该灵活地将其解释成不仅包括作为范围界限明确列举的数值，而且还包括所有包含在该范围内的单个数值或子范围，就如同各数值和子范围都已明确列举出来。例如，“约1至约5”的数值范围应理解为不仅明确陈述了约1至约5的数值，而且还包括在所述范围内的单个数值和子范围。因此，在这个数值范围内包括单独的数值，例如2、3和4，子范围例如1-3、2-4和3-5等，以及单个的1、2、3、4和5。相同的原理适用于仅列举一个数值作为最小值或最大值的范围。此外，无论所描述的范围或特征的宽度如何，这种解释都适用。
揭示了材料和组分，它们可用于所揭示的组合物和方法，可结合所揭示的组合物和方法使用，可用于制备所揭示的组合物，或者是所揭示的组合物和方法的产品。在本文中揭示了这些和其它材料，要理解的是，当揭示了这些材料的组合、子集、相互作用、组等情况时，虽然可能没有明确地揭示这些化合物的每个不同的单独组合和排列的具体参考，但是本文具体地考虑和描述了每一种情况。例如，如果揭示和讨论玻璃组合物并且讨论了多种不同的金属氧化物添加剂，则除非另有明确相反说明，否则考虑了可行的玻璃组合物和金属氧化物添加剂的每种和每一种组合。例如，如果公开了一组玻璃组成A、B、和C，且公开了一组金属氧化物添加剂D、E、和F，并且公开了A+D的示例性组合，则即使没有单独地陈述每一种情况，也可单独地和总体地预期每一种情况。因此，在这个例子中，具体考虑了了组合A+E、A+F、B+D、B+E、B+F、C+D、C+E和C+F中的每一种，并且应认为是来自于A、B和C，D、E和F以及A+D的示例性组合的公开内容。类似地，还具体地预期和公开了这些的任意子集或组合。因此，例如，具体地预期了A+E、B+F和C+E的子组，并且应认为是来自于A、B和C，D、E和F以及A+D的示例性组合的公开内容。这个概念适用于本公开的所有方面，包括但不限于制造和使用所公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果所揭示的方法的任何具体实施方式或者实施方式的组合存在可以进行的多个附加步骤，则具体预期了每一个此类组合并且应该认为公开了它们。
本文所述的玻璃组合物含有二氧化钛(TiO2)。在一个方面中，二氧化钛的量是约1摩尔％至约70摩尔％。在一个方面中，存在的TiO2是约1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65或70摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，20％至60％、30％至50％等)。
本文所述的玻璃组合物含有Nb2O5。在另一个方面中，Nb2O5的量是约1摩尔％至约40摩尔％。在另一个方面中，存在的Nb2O5是约1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35或者40摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，10％至40％、20％至35％等)。虽然通常将Nb2O5视作使得玻璃不稳定化的网络改性剂，但是令人惊讶地发现，Nb2O5实际上起到了增加本文所揭示的玻璃的玻璃稳定性指数的作用。此外，在本文所述的玻璃中存在Nb2O5导致玻璃材料的折射率增加。
在一个方面中，玻璃组合物中的TiO2和Nb2O5的摩尔总和是大于15摩尔％、大于40摩尔％或者大于60摩尔％。在另一个方面中，玻璃组合物中的TiO2和Nb2O5的摩尔总和是20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75或者80摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，40％至80％、50％至70％等)。
本文所述的玻璃组合物含有P2O5。在一个方面中，P2O5的量是约20摩尔％至约45摩尔％。在另一个方面中，P2O5的量是约20、25、30、35、40或者45摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，20％至45％、25％至40％等)。在一些方面中，通过添加一种或多种额外组分，使得P2O5的量减少。例如，可以添加金属氧化物B2O3，这会减少产生玻璃所需的P2O5的量。
在一个方面中，本文提供的三元玻璃组合物仅含有TiO2、Nb2O5和P2O5，其中，每种组分的量可以是上文所述的任意值。在另一个方面中，本文所述的玻璃组合物可以基本上是三元组合物，但是可能含有少量的一种或多种本领域已知的添加剂。本文所述的数种三元玻璃是稳定的玻璃，如图1所示。
在一个方面中，本文所述的玻璃组合物还含有选自下组的一种或多种金属氧化物：Na2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、SiO2、GeO2、SnO2、Sb2O3、Bi2O3、K2O，及其组合。在另一个方面中，玻璃组合物含有来自上文所列那些的1种、2种、3种或4种金属氧化物。在另一个方面中，本文所述的玻璃组合物不包含K2O或Li2O。
在一个方面中，玻璃组合物包含Na2O。在这个方面中，Na2O的量是大于0摩尔％且小于或等于约15摩尔％。此外，在这个方面中，Na2O的量可以是约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或者约15摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，1％至15％、5％至10％等)。
在另一个方面中，玻璃组合物包含BaO。在这个方面中，BaO的量是大于0摩尔％且小于或等于约45摩尔％，或者是约5、10、15、20、25、30、35、40或者45摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，5％至45％、10％至40％等)。
在另一个方面中，玻璃组合物包含ZnO。在这个方面中，ZnO的量是大于0摩尔％且小于或等于约45摩尔％，或者是约5、10、15、20、25、30、35、40或者45摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，1％至15％、5％至10％等)。
在另一个方面中，玻璃组合物包含B2O3。此外，在这个方面中，B2O3的量是大于0摩尔％且小于或等于约10摩尔％，或者是约1、2、3、4、5、6、7、8、9或者10摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，1％至10％、3％至9％等)。
在另一个方面中，玻璃组合物包含SnO2。在这个方面中，SnO2的量是大于0摩尔％且小于或等于约10摩尔％，或者是约1、2、3、4、5、6、7、8、9或者10摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，1％至10％、3％至9％等)。
在另一个方面中，玻璃组合物包含K2O。此外，在这个方面中，K2O的量是大于0摩尔％且小于或等于约20摩尔％，或者是约2、4、6、8、10、12、14、16、18或者约20摩尔％，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，2％至20％、4％至18％等)。
在一个方面中，玻璃组合物包含：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，以及P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，其中，玻璃不包含K2O或Li2O。每种组分的量可以是上文所述的任意值。
在另一个方面中，玻璃组合物包含：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，以及P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，其中，玻璃组合物中的TiO2和Nb2O5的摩尔总和大于15摩尔％，其中，玻璃不包含SiO2、WO3，或其组合。每种组分的量可以是上文所述的任意值。
在另一个方面中，玻璃组合物包含：TiO2的量是5摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是5摩尔％至40摩尔％，P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，以及选自下组的一种至四种额外金属氧化物：Na2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、SiO2、GeO2、SnO2、Bi2O3、Li2O和Sb2O3。每种组分的量可以是上文所述的任意值。
在另一个方面中，玻璃组合物包含：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，以及选自下组的两种至四种额外金属氧化物：Na2O、K2O、Li2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、SiO2、GeO2、SnO2、Bi2O3、Li2O和Sb2O3。每种组分的量可以是上文所述的任意值。
可以使用本领域已知的技术来制备本文所述的玻璃组合物。在一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物可以通过熔体猝冷制备。在一个方面中，P2O5可以作为磷酸(H3PO4)结合TiO2和Nb2O5添加。此外，在这个方面中，当添加磷酸时，批料材料可以在熔化之前在350-400℃煅烧。在另一个方面中，P2O5可以作为无水五氧化二磷添加。在一个方面中，批料材料在1550至1600℃熔化。在另一个方面中，批料材料在铂坩埚中熔化。
在一个方面中，本文提供的玻璃组合物在25℃，在633nm处具有至少1.75的折射率，或者在25℃，在633nm处具有约1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2.00、2.05或2.10的折射率，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，1.75至2.05、1.90至2.00等)。在另一个方面中，玻璃组合物在25℃，在1549nm处具有至少1.75的折射率，或者在25℃，在1549nm处具有约1.75、1.80、1.85、1.90、1.95、2.00、2.05或2.10的折射率，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，1.75至2.05、1.90至2.00等)。
在一个方面中，玻璃的折射率粗略地与玻璃中的钛+铌的总含量呈线性关系，约30摩尔％的TiO2+Nb2O5摩尔总和得到1549nm处约1.78的折射率，以及约66摩尔％的TiO2+Nb2O5摩尔总和得到1549nm处约1.97的折射率(参见图2)。因此，通过改变TiO2和Nb2O5的量，可以对本文所述的玻璃组合物的折射率进行微调。
在另一个方面中，本文所述的玻璃组合物在从室温到300℃的温度范围上的热膨胀系数α300是约30x 10-7/℃至约75x 10-7/℃。在一个方面中，从室温到300℃的温度范围上的热膨胀系数α300是约30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44或者约45x 10-7/℃，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，30至45x 10-7/℃、35至45x 10-7/℃等)。
在另一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物的退火点是约540℃至约800℃。在另一个方面中，玻璃组合物的退火点是约550、575、600、625、650、675、700、725、750、775或者约800℃，其中，任意数值可以是范围的下端点或者上端点(例如，600至800℃、650至750℃等)。
在一个方面中，本文所述的玻璃组合物是足够稳定的，其可以被浇铸成近似1cm厚的大的形状，并且在没有失透的情况下冷却成玻璃。
在一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物展现出优异的化学耐久性。在另一个方面中，虽然典型的磷酸盐玻璃在高水分/高湿度条件下发生腐蚀，但是本文所揭示的玻璃没有以这种方式发生劣化。
在另一个方面中，本文所揭示的玻璃组合物除了高折射率之外还具有低色散。不希望受限于理论，相信因为钛和铌具有惰性气体电子构型，得到了相比于含有铅或铋的同等的高折射率玻璃的较低的色散。
在一个方面中，本文所述的玻璃组合物可用于生产光学制品。在一个方面中，光学制品是透明的。在另一个方面中，本文所提供的玻璃可能在通过空气中的常规熔融形成之后是具有明显颜色的，但是颜色是可以去除的。在一个方面中，通过在温度接近玻璃组合物的Tg的空气或氧气中对玻璃进行退火，去除了颜色。在另一个方面中，光学制品可以用于虚拟现实或者增强现实系统。
实施例
下面给出实施例，以便为本领域技术人员完整地披露和描述本文所描述和要求专利保护的化合物、组合物和方法是如何实现和评价的，这些实施例完全是出于示例的目的，不是为了限制发明人视为其发明的内容的范围。已经进行了诸多努力，以确保数值(例如数量、温度等)的精确性，但是必须考虑到存在一些误差和偏差。除非另外说明，几分之几是按重量计算的，温度是℃或者是处于室温，以及压力是在大气压下或接近大气压。可以使用反应条件的多种变化和组合(例如，组分浓度、所需的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其他反应范围和条件)来优化从所描述的过程获得的产物纯净度和产量。仅需要合理的和常规的实验方法来优化这样的工艺条件。
实施例1：生产TiNb磷酸盐玻璃
通过标准熔体猝冷方法来制备TiNb玻璃。示例性组合物仅包含TiO2(67.5摩尔％)，Nb2O5(5.0摩尔％)和P2O5(27.5摩尔％)。通常来说，作为磷酸(H3PO4)将P2O5添加到批料，这需要使得批料在1550-1600℃熔融之前在350-400℃的铂坩埚中进行煅烧。一旦形成了玻璃，在620-690℃进行退火，以去除颜色和降低内应变。在退火之后，确定诸如热膨胀系数、Tg和折射率之类的性质。
实施例2：样品玻璃组成和特性
根据实施例1所述的方案制备基础的TiNb磷酸盐玻璃组合物。一些玻璃组合物仅包含Nb2O5、TiO2和P2O5。一些其他玻璃组合物具有额外的碱金属氧化物，例如，Na2O或K2O。这些组合物以及它们的性质示于表1。在表1和之后的表格中，跟着温度的波浪线(～)表示近似退火点。所有温度的单位都是℃。
下表中的以下参数定义如下：
T应变：应变温度
T退火：退火温度
Ts：软化温度
Tg：玻璃转化温度
Tx：结晶起点温度
α300：从室温到300℃的热膨胀系数
n633：633nm测得的折射率
N981：981nm测得的折射率
N1549：1549nm测得的折射率
根据实施例1所述的方案制备额外的TiNb磷酸盐玻璃组合物。这些含有碱金属氧化物(包括Na2O或K2O)以及更高百分比的Nb2O5。这些组合物以及它们的性质示于表2。
根据实施例1所述的方案制备仅由Nb2O5、TiO2和P2O5构成的三元TiNb磷酸盐玻璃组合物。这些组合物以及它们的性质示于表3。
根据实施例1所述的方案制备基础的TiNb磷酸盐玻璃组合物。这些含有Nb2O5、TiO2和P2O5的三元体系并且含有K2O、BaO和ZnO。这些组合物以及它们的性质示于表4。
根据实施例1所述的方案制备基础的TiNb磷酸盐玻璃组合物。这些含有Nb2O5、TiO2和P2O5的三元体系并且含有BaO和ZnO。这些组合物以及它们的性质示于表5。
根据实施例1所述的方案制备基础的TiNb磷酸盐玻璃组合物。这些含有Nb2O5、TiO2和P2O5的三元体系并且含有K2O、BaO和B2O3。这些组合物以及它们的性质示于表6。
根据实施例1所述的方案制备基础的TiNb磷酸盐玻璃组合物。这些含有Nb2O5、TiO2和P2O5的三元体系并且含有额外的金属氧化物(包括K2O、BaO、SnO2和B2O3)。这些组合物示于表7。
根据实施例1所述的方案制备基础的TiNb磷酸盐玻璃组合物。这些含有Nb2O5、TiO2和P2O5的三元体系并且含有额外的金属氧化物(包括ZnO、SnO2和Sb2O3)。这些组合物示于表8。
在本公开内容中，引用了各种出版物。这些出版物的全部公开内容在此通过参考结合在本申请中以更加完整地描述本文的方法、组合物和化合物。
可对本文所述的材料、方法和制品作出各种改进和变化。考虑到本文揭示的材料、方法和制品的说明和实施，本文所述的材料、方法和制品的其它方面将是显而易见的。本说明书和实施例应视为示例。

Claims (20)

1.一种玻璃组合物，其包括：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，以及P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，其中，玻璃不包含K2O或Li2O。
2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物还包括选自下组的一种或多种金属氧化物：Na2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、SiO2、GeO2、SnO2、Sb2O3、Bi2O3，或其任意组合。
3.如权利要求1所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物还包括选自下组的金属氧化物：大于0摩尔％至15摩尔％Na2O，大于0摩尔％至45摩尔％BaO，大于0摩尔％至45摩尔％ZnO，大于0摩尔％至10摩尔％B2O3，大于0摩尔％至10摩尔％SnO2，或其任意组合。
4.一种玻璃组合物，其包括：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，以及P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，其中，玻璃组合物中的TiO2和Nb2O5的摩尔总和大于15摩尔％，其中，玻璃不包含SiO2或WO3。
5.如权利要求4所述的玻璃组合物，其中，玻璃组合物中的TiO2和Nb2O5的摩尔总和大于40摩尔％。
6.如权利要求4所述的玻璃组合物，其中，玻璃组合物中的TiO2和Nb2O5的摩尔总和大于60摩尔％。
7.如权利要求4-6中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物还包括选自下组的金属氧化物：Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、GeO2、SnO2、Sb2O3、Bi2O3、Li2O，或其任意组合。
8.如权利要求4-6中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物还包括选自下组的金属氧化物：大于0摩尔％至15摩尔％Na2O，大于0摩尔％至30摩尔％K2O，大于0摩尔％至45摩尔％BaO，大于0摩尔％至40摩尔％ZnO，大于0摩尔％至10摩尔％B2O3，大于0摩尔％至10摩尔％SnO2，或其任意组合。
9.一种玻璃组合物，其包括：TiO2的量是5摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是5摩尔％至40摩尔％，P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，以及选自下组的至少一种金属氧化物：Na2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、SiO2、GeO2、SnO2、Bi2O3、Li2O和Sb2O3。
10.如权利要求9所述的玻璃组合物，其中，所述一种额外金属氧化物是：大于0摩尔％至15摩尔％Na2O，大于0摩尔％至45摩尔％BaO，大于0摩尔％至45摩尔％ZnO，大于0摩尔％至10摩尔％B2O3，或者大于0摩尔％至10摩尔％SnO2。
11.一种玻璃组合物，其包括：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，以及选自下组的至少两种金属氧化物：Na2O、K2O、Li2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、SiO2、GeO2、SnO2、Bi2O3和Sb2O3。
12.如权利要求11所述的玻璃组合物，其中，所述额外金属氧化物是：大于0摩尔％至15摩尔％Na2O，大于0摩尔％至45摩尔％BaO，大于0摩尔％至45摩尔％ZnO，大于0摩尔％至10摩尔％B2O3，或者大于0摩尔％至10摩尔％SnO2。
13.一种玻璃组合物，其基本由如下构成：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，以及P2O5的量是25摩尔％至45摩尔％。
14.一种玻璃组合物，其由如下构成：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，以及P2O5的量是25摩尔％至45摩尔％。
15.一种玻璃组合物，其由如下构成：TiO2的量是5摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是5摩尔％至40摩尔％，P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，以及选自下组的一种至四种金属氧化物：Na2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、SiO2、GeO2、SnO2、Bi2O3、Li2O和Sb2O3。
16.一种玻璃组合物，其由如下构成：TiO2的量是1摩尔％至70摩尔％，Nb2O5的量是1摩尔％至40摩尔％，P2O5的量是20摩尔％至45摩尔％，以及选自下组的两种至四种金属氧化物：Na2O、K2O、Li2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、CdO、Y2O3、La2O3、ZrO2、B2O3、Al2O3、Ga2O3、SiO2、GeO2、SnO2、Bi2O3和Sb2O3。
17.如权利要求1-16中任一项所述的玻璃组合物，其中，在25℃，所述玻璃组合物在633nm的折射率是至少1.75。
18.如权利要求1-16中任一项所述的玻璃组合物，其中，在25℃，所述玻璃组合物在1549nm的折射率是至少1.75。
19.如权利要求1-16中任一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物的退火点是540℃至800℃。
20.一种光学制品，其包括权利要求1-3中任一项所述的玻璃组合物。
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