CN113912273A - 超薄硫系玻璃的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超薄硫系玻璃的制备方法，其包括以下步骤：提供具有平均厚度D的预制超薄硫系玻璃；将预制超薄玻璃固定在拉丝塔的升降装置上，并将预制超薄玻璃放入拉丝腔内，使预制超薄玻璃下部与拉丝腔加热区的中心对齐；拉丝腔内的温度为预设温度T₁，预制超薄玻璃产品受热软化，预设温度T₁满足：Tg<T₁<Tx；拉丝腔加热区保持温度为预设温度T₁不变，通过拉丝塔的升降装置，使得预制超薄玻璃相对于拉丝腔加热区下降；预制超薄玻璃在下降的过程中，受热软化的超薄玻璃部分离开拉丝塔加热区而冷却退火至室温，得到平均厚度d的硫系超薄玻璃产品；通过上述制备方法缓解了现有技术中微米级别的超薄硫系玻璃成型方法的不足，具有更好的灵活性和可控性。

Description

超薄硫系玻璃的制备方法

技术领域

本发明涉及硫系玻璃技术领域，具体而言，涉及一种超薄硫系玻璃的制备方法。

背景技术

中红外区域(2.5-25μm)具有广泛的应用价值，该区域的光谱技术发展需要合适的波导介质。最普通的石英玻璃透过率被限制在约2μm，并且石英玻璃中较高声子能量的存在还抑制了中红外和远红外光谱范围内的光谱透射。硫系玻璃材料具有出色的红外透过性，具有从可见光到20μm的宽透过窗口，并具有高非线性折射率和低声子能量的特性。此外，硫系玻璃还具有较低的转变温度、较好的力学性能、良好的化学稳定性和热稳定性。

所谓超薄玻璃是相对普通超薄玻璃的厚度而言，厚度小于0.5mm的玻璃称之为超薄玻璃，其具有良好的挠性，厚度小于0.1mm的超薄玻璃具有可弯曲性能，又称之为柔性玻璃。普通超薄硫系玻璃在结构和形状改变上缺乏灵活性和弹性，从而限制了硫系玻璃在柔性方面推广应用的潜力。为了解决这个问题，将宏观上较厚的硫系玻璃板减薄到微观微米级，因而获得柔韧性，这是一个良好的解决方案。

用于减薄玻璃板的传统方法较为复杂，需在高温条件下将玻璃材料完全熔化然后进行变形操作，因而在存在较大的风险的同时还需耗费大量的时间和能源，还受多种操作技术难度的限制。为了克服传统方法的缺陷，自旋杯(spinning cup)法应运而生，该方法通过离心力的作用，将熔融的玻璃从旋转杯的边缘呈放射状射出，而将熔融的玻璃制成沿轴线方向辐射分布的较平坦的膜，此方法需设置的参数较为复杂，且难以形成厚度精确控制的玻璃薄膜。溢流下拉法是美国康宁公司发明的生产超薄玻璃的方法。此方法一般可拉制出0.5-1.0mm的超薄玻璃。但是溢流下拉法不适于生产硫系玻璃，因为溢流下拉法需要用牵引辊与玻璃进行接触，而牵引辊与硫系玻璃接触会影响超薄玻璃表面质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新的操作简单的超薄硫系玻璃成型方法。

为解决上述问题，本发明提供一种超薄硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、提供具有平均厚度D的预制超薄硫系玻璃；

步骤2、将所述预制超薄玻璃固定在拉丝塔的升降装置上，并将所述预制超薄玻璃放入所述拉丝塔的拉丝腔内，使得所述预制超薄玻璃下部对齐所述拉丝腔加热区的中心位置；

步骤3、所述拉丝腔加热区的温度为预设温度T₁，所述预制超薄玻璃产品下部受热软化，所述预设温度T₁满足：Tg<T₁<Tx，；

步骤4、所述拉丝腔加热区保持温度为预设温度T₁不变，通过所述拉丝塔的升降装置，使得所述预制超薄玻璃相对于所述拉丝腔加热区下降；

步骤5、所述预制超薄玻璃在下降的过程中，受热软化的超薄玻璃部分离开拉丝塔加热区而冷却退火至室温，得到平均厚度D的硫系超薄玻璃产品；

其中，所述平均厚度D＝1-10mm、d＝100-500μm。

本发明提供的超薄硫系玻璃的制备方法，能够高效、简便地制备出符合需求的超薄硫系玻璃，实验室条件能够完全满足此制备方法的要求。通过先挤压后拉丝的方法，首先通过挤压法制备硫系超薄玻璃，能够有效去除玻璃内部气泡等杂质，且能有效避免空气中氧气等杂质的不利影响，无需对整块玻璃材料进行完全熔化操作，仅需设定挤压温度后通过挤压机控制硫系超薄玻璃成型，简单且风险极低；再通过拉丝塔制备出超薄硫系玻璃成品，能够获得厚度均匀且超薄的超薄硫系玻璃，此过程仅需设定拉丝温度后通过拉丝塔控制超薄硫系玻璃成型，操作简单、风险极低且快速高效。

可选地，所述步骤4中，所述预制超薄硫系玻璃通过升降装置匀速下降，下降的速度为1mm/min；预制超薄硫系玻璃下降速率大于1mm/min时，其制备的硫系超薄玻璃产品厚度减少；下降速率小于1mm/min时，其制备的硫系超薄玻璃产品厚度增加。

可选地，所述拉丝腔由扁平长方体石英管构成，所述石英管中部中空且仅在长边部分相对设有两个加热区，适于对所述预制超薄硫系玻璃的两面进行加热。

可选地，所述预制超薄硫系玻璃由以下步骤制成：

步骤S1、预先准备挤压筒、挤压片和压杆，所述挤压筒具有顶部开口且挤压筒底部设置有矩形的挤出口；所述挤压片的外径和所述压杆的外径均小于所述挤压筒的上部开口尺寸；

步骤S2、准备清洗干净且烘干的硫系玻璃锭，所述硫系玻璃锭的外径等于所述挤压片的外径；

步骤S3、将所述硫系玻璃锭放入挤压筒的底部，并把挤压片放置于硫系玻璃锭的上方，所述挤出口和所述挤压片以及所述硫系玻璃锭的中心均位于同一直线上；

步骤S4、在预设温度为T₂的环境中对所述硫系玻璃锭加热得到受热软化状态的硫系玻璃锭，所述预设温度T₂满足：Tg<T₂<Tx；

步骤S5、通过所述压杆对所述挤压片顶部施加压力，位于所述挤压筒内的所述硫系玻璃锭从所述挤出口被挤出，得到预制超薄硫系玻璃初始产品；

步骤S6、将所述预制超薄硫系玻璃初始产品在温度Tg下进行退火处理，直至所述预制超薄硫系玻璃初始产品的温度降低至室温，得到所述预制超薄硫系玻璃产品。

可选地，所述挤压筒、挤压片、压杆和硫系玻璃锭在使用前均经过超声波清洗和酒精擦净处理。

可选地，所述步骤S5中，所述硫系玻璃锭被挤出至惰性气体氛围中得到所述预制超薄硫系玻璃初始产品。

可选地，所述步骤S6中的退火处理预设时间段为4-8h，在此时间段内退火温度从转变温度Tg下降至室温。

可选地，所述步骤S2中的所述硫系玻璃锭材质为As₂S₃、As₂Se₃、Ge₈As₂₄Se₆₈、Ge₉As₂₃Se₆₈或Ge₁₀As₂₂Se₆₈。

可选地，根据权利要求4所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的所述硫系玻璃锭由As₂S₃、As₂Se₃、Ge₈As₂₄Se₆₈、Ge₉As₂₃Se₆₈和Ge₁₀As₂₂Se₆₈中的至少两种材质组成；适于最终形成双层硫系超薄玻璃产品或三层硫系超薄玻璃产品。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

首先，在本发明公开的一种超薄硫系玻璃的制备方法中，通过挤压片将硫系玻璃锭向下挤压，使得硫系玻璃锭受到的压力分布更加的均匀，也使得受到挤压的硫系玻璃锭具有更强的致密性；挤压筒底部设置的挤出口，能够保证被挤出的预制超薄硫系玻璃具有均匀的尺寸分布与形状分布。

其次，本发明公开的一种超薄硫系玻璃的制备方法具有更好的灵活性和可控性，经挤压制备的预制超薄硫系玻璃可以通过改变挤压筒底部出口的尺寸来改变其厚度和宽度，从而可以制作出所需的各种尺寸的预制超薄硫系玻璃；并且在挤压过程中进行抽真空和通入惰性气体处理，能够有效保证超薄硫系玻璃组分的纯度；

最后，利用本发明公开的一种超薄硫系玻璃的制备方法，通过再拉丝的方式，在挤压后得到所需的各种尺寸的预制超薄硫系玻璃后，通过控制拉丝塔的下降速度，可以相对应地调整预制超薄硫系玻璃的厚度，从而可以得到满足厚度尺寸要求的超薄硫系玻璃产品。

附图说明

图1为本发明实施例一中装有硫系玻璃锭的挤压装置示意图；

图2为本发明实施例一中硫系玻璃锭从挤出口被挤出时的状态示意图；

图3为本发明实施例一中硫系玻璃锭被挤出时挤压筒的仰视图；

图4为本发明实施例一中硫系玻璃锭从挤出口被完全挤出时的状态示意图；

图5为本发明实施例一中硫系超薄玻璃放入拉丝塔后的状态示意图；

图6为本发明实施例一中硫系超薄玻璃放入拉丝塔后的仰视图；

图7为本发明实施例一中硫系超薄玻璃被拉丝时的状态示意图；

图8为本发明实施例二中硫系玻璃锭从挤出口被挤出时的状态示意图；

图9为本发明实施例二中双层硫系超薄玻璃产品的结构示意图；

图10为本发明实施例三中硫系玻璃锭从挤出口被挤出时的状态示意图；

图11为本发明实施例三中三层硫系超薄玻璃产品的结构示意图。

图12为本发明对比例一和对比例二中硫系超薄玻璃产品与实例一中硫系超薄玻璃产品的对比示意图。

附图标记说明：

1、挤压筒；2、挤压片；3、压杆；4、硫系玻璃锭；5、预制超薄硫系玻璃；6、拉丝塔；7、加热区；8、第一超薄硫系玻璃；9、第二超薄硫系玻璃；10、第三超薄硫系玻璃；11、挤出口；12、第四超薄硫系玻璃；13、第五超薄硫系玻璃。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本说明书中，温度Tg为硫系玻璃的转变温度，Tx为硫系玻璃的析晶温度。

具体的，当超薄硫系玻璃为单一材质时，温度Tg为硫系玻璃的转变温度，Tx为硫系玻璃的析晶温度；当超薄硫系玻璃为多种材质时，温度Tg为多种硫系玻璃的转变温度的最大值，Tx为多种硫系玻璃的析晶温度的最小值。

更具体的，温度Tg即为Tg_max，Tg_max为多种硫系玻璃转变温度的集合中的最大值，当只有一种硫系玻璃时，Tg_max为该种硫系玻璃的转变温度；温度Tx即为Tx_min，Tx_min为多种硫系玻璃析晶温度的集合中的最小值，当只有一种硫系玻璃时，Tx_min为该种硫系玻璃的析晶温度。

实施例一

在本实施例中所要制备的为单层硫系超薄玻璃，所选择使用的硫系玻璃锭4为Ge₁₀As₂₂Se₆₈；参见图1至图4所示。首先制备预制超薄硫系玻璃5，由以下步骤制成：

步骤S1、预先准备挤压筒1、挤压片2和压杆3，所述挤压筒1具有顶部开口且挤压筒1底部设置有矩形的挤出口11；所述挤压片2的外径和所述压杆3的外径均小于所述挤压筒1的上部开口尺寸；

步骤S2、准备清洗干净且烘干的硫系玻璃锭4，所述硫系玻璃锭4的外径等于所述挤压片2的外径；

步骤S3、将所述硫系玻璃锭4放入挤压筒1的底部，并把挤压片2放置于硫系玻璃锭4的上方，所述挤出口11和所述挤压片2以及所述硫系玻璃锭4的中心均位于同一直线上；

步骤S4、在预设温度为T₂的环境中对所述硫系玻璃锭4加热得到受热软化状态的硫系玻璃锭4，所述预设温度T₂满足：Tg<T₂<Tx；

步骤S5、通过所述压杆3对所述挤压片2顶部施加压力，位于所述挤压筒1内的所述硫系玻璃锭4从所述挤出口11被挤出，得到预制超薄硫系玻璃5初始产品；

步骤S6、将所述预制超薄硫系玻璃5初始产品在温度Tg下进行退火处理，直至所述预制超薄硫系玻璃5初始产品的温度降低至室温，得到所述预制超薄硫系玻璃5产品。

进一步地，步骤S1，预先准备挤压筒1、挤压片2和压杆3；其中，所述挤压筒1具有顶部开口且底配合，且挤压片2的外径等于挤压筒1的内径，压杆3与挤压片2连接，适于驱动挤压片2沿挤压筒1的轴向来回移动，挤压筒1内挤压片2下方的流体经挤压从挤出口11流出；

具体的，所述挤压筒1、挤压片2、压杆3和硫系玻璃锭4在使用前均经过超声波清洗和酒精擦净处理。

进一步地，该步骤S1中所准备的挤压筒1、挤压片2和压杆3在使用前均经过超声波清洗、酒精清洗和去离子水冲洗处理；通过设置挤压片2的外径等于挤压筒1的内径、压杆3的外径等于挤压筒1的内径、压杆3的外径等于挤压片2的外径，可以有效确保硫系玻璃锭4在受到压杆3的向下压力时整块玻璃锭都被向下挤压，并可以保证硫系玻璃锭4的利用率以及挤压过程的顺利进行。

在另一实施例中，挤压筒1、挤压片2和压杆3在采用超声波清洗、酒精擦净处理和去离子水冲洗处理时，再利用电解抛光法进行进一步地清洁处理；

具体的，在步骤S2中准备经过酒精清洗、去离子水冲洗处理且烘干的Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4；其中，硫系玻璃锭4的外径与挤压筒1的内径相适配且等于挤压片2的外径；

进一步地，Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4在使用前经过酒精清洗和去离子水冲洗处理，以去除表面上的杂质，避免这些杂质对后续挤压制备预制超薄硫系玻璃5造成不利影响。

在另一实施例中，上述硫系玻璃锭4在采用酒精清洗和去离子水冲洗处理时，还可以再利用超声波装置对玻璃进行进一步地清洁处理；

此处所指Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4的外径与所述挤压筒1的内径相适配是指：Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4的外径等于挤压片2的外径，并且能够紧密贴合挤压筒1的内侧壁；

具体的，在步骤S3中对Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4经无尘布擦拭干净，将所述硫系玻璃锭4放入挤压筒1的底部，并把挤压片2放置于硫系玻璃锭4的上方，得到放置完成的装有Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4的挤压装置；如图1所示，挤压筒1底部出口中心位置、挤压片2中心位置以及Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4中心位置均位于同一垂直直线上。

进一步地，通过设置挤压筒1底部出口中心位置、挤压片2中心位置以及Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4中心位置均位于同一垂直直线上，可以有效保证所述硫系玻璃锭4顺利且有序地通过挤压筒1的底部出口；

具体的，在步骤S4中对步骤S3中所述放置完成的装有Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4的挤压筒1、挤压片2和压杆3整体进行加热，并设定预设温度为T2，在加热过程中使得硫系玻璃锭4受热软化，得到受热软化状态的硫系玻璃锭4；其中，所述预设温度T₂满足：Tg<T₂<Tx；

进一步地，预设温度T₂满足：Tg<T₂<Tx，例如，根据所选择使用的Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4，本步骤中的预设温度T₂满足：180℃<T₂<370℃；根据此预设温度范围，设置预设温度T2为285℃。

具体的，在步骤S5中，将压杆3置入挤压筒1中，使得压杆3的顶压端接触到挤压片2顶部，并且使得压杆3的顶压端中心位置与挤压片2中心位置位于同一垂直直线上；其中，设置压杆3的顶压端中心位置与挤压片2中心位置位于同一垂直直线上，可以使得Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4仅受到垂直向下的压力，并有效保证所述硫系玻璃锭4顺利且有序地通过挤压筒1的挤出口11；

具体的，结合图2所示，在步骤S6中，通过压杆3对挤压片2顶部施加压力，在此过程中位于挤压筒1内的Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4从挤压筒1的挤出口11被挤出，最终使得所述硫系玻璃锭4完全通过挤压筒1的挤出口11，得到预制超薄硫系玻璃5初始产品，此时挤压片2的底部与挤压筒1内底部在水平方向上持平。

进一步地，在利用压杆3对挤压片2顶部的施压过程中，挤压筒1下部出口中心位置、挤压片2中心位置以及压杆3顶压端中心位置均位于同一垂直直线上，从而确保所挤压制备出预制超薄硫系玻璃5不会发生弯曲；通过挤压片2将硫系玻璃锭4向下挤压，使得硫系玻璃锭4受到的压力分布更加的均匀，也使得受到挤压的硫系玻璃锭4具有更强的致密性；设置挤压筒1底部为挤出口11，能够保证被挤出的预制超薄硫系玻璃5具有均匀的尺寸分布与形状分布。

更进一步地，设置挤压片2的外径与挤压筒1的内径相适配、Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4的外径和挤压筒1的内径相适配以及Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4的外径和挤压片2的外径相适配，可以在通过压杆3对挤压片2进行挤压过程中，在挤压筒1内部仅对玻璃锭产生向下流动的作用，避免在压力作用下玻璃锭通过缝隙向上反向流动，并且可以避免氧气等杂质对玻璃造成不利影响，确保挤压过程的顺利进行，继而提高了所得预制超薄硫系玻璃5初始产品的纯度。

更进一步的，设置放置在挤压片2下的Ge₁₀As₂₂Se₆₈玻璃锭被匀速挤出，由此可以提高所需预制超薄硫系玻璃5的初始产品以及最终所得硫系超薄玻璃成品的均匀性，并且可以避免其因速度不均导致出现断裂现象的发生，从而提高所制备硫系超薄玻璃的产品质量。

另外，在预设温度为T2的环境中对硫系玻璃锭4加热时优选在真空腔内进行，即此时的挤压筒1、挤压片2、压杆3和Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4均处于真空环境中；在压杆3对挤压片2顶部施加压力时优选在惰性气体保护环境下进行，即此时的挤压筒1、挤压片2、压杆3和Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4均处于惰性气体保护中。

具体地，在预设温度为T₂的环境中对硫系玻璃锭4加热时，利用高功率真空泵对挤压装置进行抽真空，使得挤压装置形成真空腔状态，使得真空腔内的真空度低于10^-2Pa；在压杆3对挤压片2顶部施加压力时，向真空腔内通入惰性气体，例如所通入的惰性气体为氩气，并使真空腔内的气压与腔外大气压相同。

在制备好预制超薄硫系玻璃5后，进行一种超薄硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、提供具有平均厚度D的预制超薄硫系玻璃5；

步骤2、将所述预制超薄玻璃固定在拉丝塔6的升降装置上，并将所述预制超薄玻璃放入所述拉丝塔6的拉丝腔内，使得所述预制超薄玻璃下部对齐所述拉丝腔加热区7的中心位置；

步骤3、所述拉丝腔加热区7的温度为预设温度T₁，所述预制超薄玻璃产品下部受热软化，所述预设温度T₁满足：Tg<T₁<Tx；

步骤4、所述拉丝腔加热区7保持温度为预设温度T₁不变，通过所述拉丝塔6的升降装置，使得所述预制超薄玻璃相对于所述拉丝腔加热区7下降；

步骤5、所述预制超薄玻璃在下降的过程中，受热软化的超薄玻璃部分离开拉丝塔6加热区7而冷却退火至室温，得到平均厚度d的硫系超薄玻璃产品；

其中，所述平均厚度D＝1-10mm、d＝100-500μm，在本实施例中，硫系超薄玻璃的平均厚度D＝2mm，d＝300μm。

具体的，结合图5所示，在步骤2中将所得经挤压制备后的预制超薄硫系玻璃5固定在拉丝塔6的升降装置上，并将所述预制超薄硫系玻璃5放入拉丝塔6的拉丝腔内，使得预制超薄硫系玻璃5下部对齐拉丝腔加热区7的中心位置。

进一步地，结合图6和图7所示，拉丝腔优选地设置为扁平长方体石英管，该石英管中部设置为中空且仅在长边部分设置有加热区7，以便预制超薄硫系玻璃5产品进入和均匀受热软化。

更进一步的，拉丝塔6的升降装置竖直上下移动，升降装置带动预制超薄硫系玻璃5靠近和通过加热区7。

更进一步的，拉丝腔为扁平长方形石英管，这使得拉丝腔加热区7得以更加靠近预制超薄硫系玻璃5，并且所述加热区7仅对预制超薄硫系玻璃5的两个表面进行加热，这就使得预制超薄硫系玻璃5的两个表面受热更加均匀，并且在加热过程中仅发生厚度变薄的变化。

具体的，在步骤3中对预制超薄硫系玻璃5下部进行加热，温度设置为预设温度T₁，使得预制超薄硫系玻璃5产品下部受热软化；其中，所述预设温度T₁满足：Tg<T₁<Tx；其中，对预制超薄硫系玻璃5下部进行加热前进行抽真空处理，即此时的预制超薄硫系玻璃5处于真空环境中；对预制超薄硫系玻璃5下部进行加热时优选在惰性气体保护环境下进行，即此时的预制超薄硫系玻璃5处于惰性气体保护环境中；

具体地，对预制超薄硫系玻璃5下部进行加热前，利用高功率真空泵对挤压装置进行抽真空，使得挤压装置形成真空腔状态，使得真空腔内的真空度低于10-2Pa；对预制超薄硫系玻璃5下部进行加热时，向真空腔内通入惰性气体，例如所通入的惰性气体为氩气，并使真空腔内的气压与腔外大气压相同；

进一步的，预设温度T₁满足：Tg<T₁<Tx，例如，根据所选择使用的Ge₁₀As₂₂Se₆₈硫系玻璃锭4，本步骤中的预设温度T₁满足：180℃<T₁<370℃；根据此预设温度范围，设置预设温度T₁为285℃；

具体的，在步骤4中保持温度为预设温度T₁不变，通过拉丝塔6的升降装置，使得预制超薄硫系玻璃5下降通过加热区7，下降过程中预制超薄硫系玻璃5的受热软化区域缓慢上移，最终使得整个预制超薄硫系玻璃5都经过加热区7受热软化；其中，硫系超薄玻璃成型中的状态参见图7所示。

进一步地，如图6所示，设置预制超薄硫系玻璃5通过升降装置匀速下降，并始终位于拉丝腔加热区7的中央位置，能够使得预制超薄硫系玻璃5的每一区域都能够通过加热区7并充分受到加热处理，并且可以有效地保证预制超薄硫系玻璃5的两个表面受到相同且均匀的加热处理。

具体的，在步骤5中，预制超薄硫系玻璃5下降的过程中，受热软化的超薄硫系玻璃部分离开拉丝塔6的加热区7而冷却退火至室温，在所有受热软化的超薄硫系玻璃离开加热区7而冷却退火至室温后，得到经拉丝塔6加热冷却后制备的硫系超薄玻璃产品。

具体的，在步骤5中，将所得预制超薄硫系玻璃5在转变温度Tg下进行退火处理，在这过程中预制超薄硫系玻璃5初始产品的温度降低至室温，得到经挤压制备后的预制超薄硫系玻璃5产品。其中，温度降低至室温的时间段设置为8h,其中，所述降温时间段设置为8h能够有效保证预制薄片初始产品充分退火，达到最佳的玻璃性能。

实施例二

如图9所示，本实施例中所要制备的为双层超薄硫系玻璃，需要两种具有折射率差异的硫系玻璃锭4，具体地，所述玻璃锭为高折射率的Ge₉As₂₃Se₆₈和低折射率的Ge₁₀As₂₂Se₆₈。

首先，需要制备预制超薄硫系玻璃5，根据实施例1中步骤S1-S6最终制得高折射率的Ge₉As₂₃Se₆₈预制超薄硫系玻璃5和低折射率的Ge₁₀As₂₃Se₆₈预制超薄硫系玻璃5。

具体的，在步骤S1-S6中的硫系玻璃锭4由两种材料等比例组成，分别为高折射率的Ge₉As₂₃Se₆₈玻璃锭和低折射率的Ge₁₀As₂₃Se₆₈玻璃锭，两种材料的贴合面为垂直面，且该垂直面与挤出口11短边的中垂面重合。如图8所示，制备得到的预制超薄硫系玻璃5包括第一超薄硫系玻璃8和第二超薄硫系玻璃9，第一超薄硫系玻璃8材质为高折射率的Ge₉As₂₃Se₆₈，第二超薄硫系玻璃9材质为高折射率的Ge₁₀As₂₃Se₆₈。

在步骤S4中预设温度T₂满足：Tg<T₂<Tx；Tg为Ge₉As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4转变温度和Ge₁₀As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4转变温度的最大值，Tx为Ge₉As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4析晶温度和Ge₁₀As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4析晶温度的最小值；例如，根据所选择使用的Ge₉As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4和Ge₁₀As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4，本步骤中的预设温度T₂满足：180℃<T₂<380℃；根据此预设温度范围，设置预设温度T₂为290℃。

如图9所示，在制备好预制超薄硫系玻璃5后，再进行实施例一中的超薄硫系玻璃的制备方法，制备得到双层硫系超薄玻璃产品。

实施例三

如图10所示，本实施例中所要制备的为三层超薄硫系玻璃，需要三种具有折射率差异的硫系玻璃锭4，具体地，分别为高折射率的Ge₈As₂₄Se₆₈、较高折射率的Ge₉As₂₃Se₆₈和低折射率的Ge₁₀As₂₃Se₆₈，三种超薄硫系玻璃分别称之为第一超薄硫系玻璃8、第二超薄硫系玻璃9和第三超薄硫系玻璃10。

首先，需要分别制备预制超薄硫系玻璃5，根据实施例1中步骤S1-S6最终制得由高折射率的Ge₈As₂₄Se₆₈、较高折射率的Ge₉As₂₃Se₆₈和低折射率的Ge₁₀As₂₃Se₆₈组成预制超薄硫系玻璃5。

具体的，如图10所示，在步骤S1-S6中的硫系玻璃锭4由三种材料组成，分别为高折射率的Ge₈As₂₄Se₆₈、较高折射率的Ge₉As₂₃Se₆₈和低折射率的Ge₁₀As₂₃Se₆₈，每相邻两种材料的贴合面为垂直面。制备得到的预制超薄硫系玻璃5由上述三种材料组成。

在步骤S4中预设温度T₂满足：预设温度T₂满足：Tg<T₂<Tx；Tg为Ge₈As₂₄Se₆₈硫系玻璃锭4转变温度、Ge₉As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4转变温度和Ge₁₀As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4转变温度的最大值，Tx为Ge₈As₂₄Se₆₈硫系玻璃锭4析晶温度、Ge₉As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4析晶温度和Ge₁₀As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4析晶温度的最小值；例如，根据所选择使用的Ge₈As₂₄Se₆₈硫系玻璃锭4、Ge₉As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4和Ge₁₀As₂₃Se₆₈硫系玻璃锭4，本步骤中的预设温度T₂满足：180℃<T₂<385℃；根据此预设温度范围，设置预设温度T₂为295℃。

如图11所示，在制备好预制超薄硫系玻璃5后，再进行实施例一中的超薄硫系玻璃的制备方法，制备得到三层硫系超薄玻璃产品。

对比例一

在本对比例中，在制备好预制超薄硫系玻璃5后，再进行实施例一中的超薄硫系玻璃的制备方法。在实例一步骤4中通过拉丝塔6的升降装置，使得预制超薄硫系玻璃5下降通过加热区7，在此过程中设置预制超薄硫系玻璃5匀速下降的速率低于1mm/min，并始终位于拉丝腔加热区7的中央位置。本对比例中所制备得到的超薄硫系玻璃称为第四超薄硫系玻璃12，其厚度大于实例一中所制备得到的第一超薄硫系玻璃8厚度，如图12所示。

具体的，本对比例中预制超薄硫系玻璃5匀速下降的速率为0.5mm/min，所制备得到的超薄硫系玻璃厚度d＝800μm。

对比例二

在本对比例中，在制备好预制超薄硫系玻璃5后，再进行实施例一中的超薄硫系玻璃的制备方法。在实例一步骤4中通过拉丝塔6的升降装置，使得预制超薄硫系玻璃5下降通过加热区7，在此过程中设置预制超薄硫系玻璃5匀速下降的速率高于1mm/min，并始终位于拉丝腔加热区7的中央位置。本对比例中所制备得到的超薄硫系玻璃称为第五超薄硫系玻璃13，其厚度小于实例一中所制备得到的第一超薄硫系玻璃8厚度，如图12所示。

具体的，本对比例中预制超薄硫系玻璃5匀速下降的速率为2mm/min，所制备得到的超薄硫系玻璃厚度d＝150μm。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、提供具有平均厚度D的预制超薄硫系玻璃；

步骤2、将所述预制超薄玻璃固定在拉丝塔的升降装置上，并将所述预制超薄玻璃放入所述拉丝塔的拉丝腔内，使得所述预制超薄玻璃下部对齐所述拉丝腔加热区的中心位置；

步骤3、所述拉丝腔加热区的温度为预设温度T₁，所述预制超薄玻璃产品下部受热软化，所述预设温度T₁满足：Tg<T₁<Tx；

步骤4、所述拉丝腔加热区保持温度为预设温度T1不变，通过所述拉丝塔的升降装置，使得所述预制超薄玻璃相对于所述拉丝腔加热区下降；

步骤5、所述预制超薄玻璃在下降的过程中，受热软化的超薄玻璃部分离开拉丝塔加热区而冷却退火至室温，得到平均厚度d的硫系超薄玻璃产品；

其中，所述平均厚度D＝1-10mm、d＝100-500μm。

2.根据权利要求1所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤4中，所述预制超薄硫系玻璃通过升降装置匀速下降，下降的速度为1mm/min。

3.根据权利要求1所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述拉丝腔由扁平长方体石英管构成，所述石英管中部中空且仅在长边部分相对设有两个加热区，适于对所述预制超薄硫系玻璃的两面进行加热。

4.根据权利要求1所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述预制超薄硫系玻璃由以下步骤制成：

步骤S1、预先准备挤压筒、挤压片和压杆，所述挤压筒具有顶部开口且挤压筒底部设置有矩形的挤出口；所述挤压片的外径和所述压杆的外径均小于所述挤压筒的上部开口尺寸；

步骤S2、准备清洗干净且烘干的硫系玻璃锭，所述硫系玻璃锭的外径等于所述挤压片的外径；

步骤S3、将所述硫系玻璃锭放入挤压筒的底部，并把挤压片放置于硫系玻璃锭的上方，所述挤出口和所压片以及所述硫系玻璃锭的中心均位于同一直线上；

步骤S4、在预设温度为T₂的环境中对所述硫系玻璃锭加热得到受热软化状态的硫系玻璃锭，所述预设温度T₂满足：Tg<T₂<Tx；

步骤S5、通过所述压杆对所述挤压片顶部施加压力，位于所述挤压筒内的所述硫系玻璃锭从所述挤出口被挤出，得到预制超薄硫系玻璃初始产品；

步骤S6、将所述预制超薄硫系玻璃初始产品在温度Tg下进行退火处理，直至所述预制超薄硫系玻璃初始产品的温度降低至室温，得到所述预制超薄硫系玻璃产品。

5.根据权利要求4所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述挤压筒、挤压片、压杆和硫系玻璃锭在使用前均经过超声波清洗和酒精擦净处理。

6.根据权利要求4所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述硫系玻璃锭被挤出至惰性气体氛围中得到所述预制超薄硫系玻璃初始产品。

7.根据权利要求4所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中的退火处理预设时间段为4-8h，在此时间段内退火温度从转变温度Tg下降至室温。

8.根据权利要求4所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的所述硫系玻璃锭材质为As₂S₃、As₂Se₃、Ge₈As₂₄Se₆₈、Ge₉As₂₃Se₆₈或Ge₁₀As₂₂Se₆₈。

9.根据权利要求4所述的超薄硫系玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的所述硫系玻璃锭由As₂S₃、As₂Se₃、Ge₈As₂₄Se₆₈、Ge₉As₂₃Se₆₈和Ge₁₀As₂₂Se₆₈中的至少两种材质组成。

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