專利名稱：多孔玻璃的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多孔玻璃的制備方法。
背景技術(shù)：
利用玻璃的相分離現(xiàn)象制備的多孔玻璃具有獨(dú)特的、均勻控制的多孔結(jié)構(gòu)。能夠?qū)⒖讖秸{(diào)整到某范圍內(nèi)。利用這樣的優(yōu)異特性，多孔玻璃應(yīng)在工業(yè)上用于例如吸附劑、微型載體、分離膜和光學(xué)材料。對(duì)于這些工業(yè)應(yīng)用，常常需要具有超細(xì)納米尺寸的孔隙的多孔結(jié)構(gòu)。即使在這樣的納米尺寸的孔隙的情況下，也必須提供優(yōu)異的多孔結(jié)構(gòu)。如下所述制備利用相分離現(xiàn)象得到的多孔玻璃。通過熱處理使可相分離的玻璃相分離為具有比可相分離的玻璃高的硼含量的相(可溶相)和具有比可相分離的玻璃低的硼含量的相(不可溶相)，這些相以網(wǎng)狀配置。然后用例如酸溶液將可溶相選擇性蝕刻以形成多孔結(jié)構(gòu)，由此提供多孔玻璃，其包括具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的二氧化硅骨架(例如，參見NPLl)。目前為止，已將酸例如鹽酸和硝酸用作蝕刻溶液(例如，參見PTLl和2)。但是，在使用這樣的酸的情況下，觀察到凝膠狀二氧化硅沉積在玻璃的內(nèi)部的孔隙中的現(xiàn)象(例如，參見NPL2)。特別地，較細(xì)小的孔隙更容易引起該現(xiàn)象。蝕刻條件和蝕刻溶液的組成在蝕刻中可起到重要作用。幾乎沒有集中精力于蝕刻溶液的組成的研究。目前的情 況下，沒有實(shí)現(xiàn)使得能夠充分提供多孔玻璃的性能的孔隙率水平。作為用于選擇性蝕刻兩種不同玻璃的技術(shù)，已進(jìn)行了集中精力于蝕刻溶液的研究。PTL3公開了用于選擇性蝕刻兩種不同玻璃的技術(shù)，該技術(shù)目的在于通過使用含有大量的在非蝕刻相中含有的組分的蝕刻溶液來抑制非蝕刻相的蝕刻，由此導(dǎo)致高蝕刻選擇性。但是，在利用相分離現(xiàn)象對(duì)玻璃進(jìn)行選擇性蝕刻的情況下，非蝕刻相幾乎由二氧化硅組成，并且可溶相也含有二氧化硅。因此，使用含有在非蝕刻相中含有的組分的蝕刻溶液的技術(shù)不能應(yīng)用于相分離的玻璃的蝕刻。相分離現(xiàn)象是形成三維結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。因此與玻璃的典型蝕刻的情形相比，難以不僅將玻璃的表面而且將玻璃的內(nèi)部選擇性蝕刻。而且,通過現(xiàn)有技術(shù)中的蝕刻技術(shù),從玻璃的表面到內(nèi)部將玻璃選擇性蝕刻以形成具有超細(xì)納米尺寸的孔隙的多孔結(jié)構(gòu)極其困難。因此，多孔玻璃并沒有充分揮發(fā)性能。強(qiáng)烈需要制備具有有超細(xì)納米尺寸的孔隙的多孔結(jié)構(gòu)的多孔玻璃而沒有使凝膠狀二氧化硅沉積的蝕刻技術(shù)。引用列表專利文獻(xiàn)PTLl:日本專利公開 N0.2002-56520PTL2:日本專利公開 N0.2006-193341PTL3:日本專利公開 N0.08-175847
非專利文獻(xiàn)NPLl:M.J.Minot, J.0pt.Soc.Am.,第 66 卷，N0.6，1976.
NPL2:Tanaka,Yazawa,Eguchi, Yogyo-Kyoka1-Shi (Journal of the CeramicSociety of Japan),91 (1056)，第 384 頁

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題如上所述，強(qiáng)烈需要即使位于玻璃中的較深部分也將可溶相選擇性除去的蝕刻技術(shù)，該可溶相具有通過對(duì)玻璃進(jìn)行熱處理以相分離而形成的納米尺寸的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。鑒于背景技術(shù)已完成了本發(fā)明。本發(fā)明的方面提供即使在玻璃中的較深部分也具有納米尺寸的孔隙并且具有高孔隙率的多孔玻璃的制備方法。問題的解決方案為了克服上述問題，多孔玻璃的制備方法包括:制備含有硼的玻璃體的步驟，對(duì)該玻璃體進(jìn)行熱處理以相分尚的步驟，和使該相分尚的玻璃體與具有5_140ppm的硼濃度的含硼溶液接觸的步驟。本發(fā)明的有利效果本發(fā)明的方面提供即使在玻璃中的較深部分也具有納米尺寸的孔隙并且具有高孔隙率的多孔玻璃的制備方法。


`圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1中制備的多孔玻璃的橫截面的電子顯微照片。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明方面的多孔玻璃的制備方法包括:制備含有硼的玻璃體的步驟，通過加熱對(duì)該玻璃體進(jìn)行相分尚的步驟，和使該相分尚的玻璃體與具有5_140ppm的硼濃度的含硼溶液接觸的步驟。本發(fā)明的方面提供多孔玻璃的制備方法，該方法包括選擇性地蝕刻進(jìn)行了相分離的玻璃相并且使該蝕刻進(jìn)行到玻璃的較深部分，由此該多孔玻璃即使在該玻璃中的較深部分也具有納米尺寸的孔隙并且具有高孔隙率。以下以使用通常的相分離的玻璃制備多孔玻璃的方法為例，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案詳細(xì)說明。根據(jù)本發(fā)明的方面，重要的是用作多孔玻璃的基體并且能夠進(jìn)行相分離的玻璃體(以下也稱為“可相分離的玻璃體”)和通過加熱可相分離的玻璃已進(jìn)行了相分離的玻璃體(以下也稱為“相分離的玻璃體”)均含有硼組分。術(shù)語“相分離”表示例如使用具有氧化硅-氧化硼-堿金屬氧化物的組成的硼硅酸鹽基玻璃作為可相分離的玻璃的情況下，玻璃的內(nèi)部分離為堿金屬氧化物-氧化硼的比例高于相分離前的比例的相和堿金屬氧化物-氧化硼的比例低于相分離前的比例的相，每個(gè)相都具有幾納米大小的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明方面的可相分離的玻璃用材料的實(shí)例包括，但并不特別限于，氧化硅基可相分離的玻璃I (玻璃體組成:氧化硅-氧化硼-堿金屬氧化物)、氧化硅基可相分離的玻璃II (玻璃體組成:氧化硅-氧化硼-堿金屬氧化物-(堿土金屬氧化物、氧化鋅、氧化鋁、氧化鋯))、和氧化鈦基可相分離的玻璃(玻璃體組成:氧化硅-氧化硼-氧化鈣-氧化鎂-氧化招-氧化鈦)。這些玻璃中，具有氧化硅-氧化硼-堿金屬氧化物的組成的硼硅酸鹽基玻璃能夠用作可相分離的玻璃。硼硅酸鹽基玻璃優(yōu)選具有55重量％以上和特別優(yōu)選60重量％以上的氧化硅含量。60重量％以上的氧化硅含量具有導(dǎo)致多孔玻璃的骨架強(qiáng)度增加的傾向并且在需要強(qiáng)度時(shí)有用。除了使用原料以實(shí)現(xiàn)上述組成以外，可相分離的玻璃的制備方法可以與已知的方法相同。具體地，可將含有硼的玻璃原料混合并且熔融以制備可相分離的玻璃。例如，可通過加熱將含有組分源的原料熔融并且根據(jù)需要形成為所需的形狀，由此制備可相分離的玻璃。取決于原料組成等，通過加熱熔融時(shí)的加熱溫度可適當(dāng)?shù)卮_定。加熱溫度能夠通常在1350-1450°C和特別地1380-1430°C的范圍內(nèi)。例如，將用作上述原料的碳酸鈉、硼酸和二氧化硅均勻混合?？赏ㄟ^加熱到1350-1450°C來將混合物熔融。這種情況下，只要它們含有如上所述的堿金屬氧化物、氧化硼和氧化硅，可使用任何原料。將多孔玻璃形成為預(yù)定形狀的情況下，制備可相分離的玻璃后，可在約1000°c-約1200°c下將該玻璃形成為任何形狀例如管狀、板狀或球狀。例如，能夠采用如下方法，其中將上述原料熔融以制備可相分離的玻璃后，將溫度從熔融溫度降低到1000-1200°C，并且在保持在該溫度下將該玻璃成形。典型地通過對(duì)可相分離的玻璃進(jìn)行熱處理來制備相分離的玻璃。

取決于例如得到的多孔玻璃的孔徑，用于相分離的熱處理溫度可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在400-800°C的范圍內(nèi)，熱處理時(shí)間可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在10-100小時(shí)的范圍內(nèi)。從由熱處理步驟制備的相分離的玻璃將成為孔隙的部分除去提供多孔玻璃。從相分離的玻璃將成為孔隙的部分除去的方法典型地包括使相分離的玻璃與水溶液接觸以將可溶相浸出。使玻璃與水溶液接觸的方法典型地包括將玻璃浸入水溶液中。但是，只要該方法包括使玻璃與水溶液接觸，則可采用任何方法。例如，可采用將水溶液倒到玻璃上的方法。作為水溶液，可使用能夠?qū)⒖扇芟嘟龅娜魏维F(xiàn)有蝕刻溶液，例如水、酸溶液和堿溶液。根據(jù)需要可采用多個(gè)使玻璃與水溶液接觸的步驟。在相分離的玻璃的典型蝕刻的情況下，考慮到對(duì)不可溶相部分的低負(fù)荷和選擇性蝕刻的程度，能夠使用酸處理。使玻璃與酸溶液接觸使富含堿金屬氧化物-氧化硼的相(其為酸可溶組分)浸出。同時(shí)，不可溶相的浸出程度比較小。因此能夠?qū)崿F(xiàn)高蝕刻選擇性。能夠使用的酸溶液的實(shí)例包括無機(jī)酸例如鹽酸和硝酸的溶液。酸溶液能夠典型地以其溶劑為水的水溶液的形式使用。通常，酸溶液的濃度可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在0.l-2mol/L(0.1-2N)的范圍內(nèi)。該酸處理步驟中，溶液的溫度可設(shè)定在室溫-100°C的范圍內(nèi)。處理時(shí)間可設(shè)定在約1-約100小時(shí)的范圍內(nèi)。
應(yīng)指出的是，用于蝕刻相分離的玻璃的蝕刻溶液可以不是酸溶液，但可以是如上所述的水或堿溶液。根據(jù)本發(fā)明方面的相分尚的玻璃體的蝕刻方法包括使相分尚的玻璃體與具有5-140ppm的硼濃度的含硼溶液接觸的步驟。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)使相分離的玻璃體與具有受控的硼濃度的含硼溶液接觸，以致能夠在過去尚未實(shí)現(xiàn)的水平上實(shí)現(xiàn)蝕刻的程度。使相分離的玻璃體與含有作為可溶相中含有的組分的硼的溶液接觸通常抑制含有硼組分的可溶相的蝕刻。例如，PTL3中，將作為不可溶相中含有的組分的硼添加到蝕刻溶液中抑制不可溶相的蝕刻，由此實(shí)現(xiàn)選擇性蝕刻。事實(shí)上，本發(fā)明人已進(jìn)行了研究并且已發(fā)現(xiàn)在如PTL3中公開的高硼濃度下蝕刻不進(jìn)行。本發(fā)明的方面中，使相分離的玻璃體與具有5_140ppm的硼濃度的含硼溶液接觸。因此能夠提供由現(xiàn)有技術(shù)無法預(yù)期的效果。通過與根據(jù)本發(fā)明方面的含硼溶液接觸所展示的效果的具體機(jī)理尚不情況，但認(rèn)為如下所述。相分離后的可溶相中，硼和硅可連接以形成網(wǎng)絡(luò)?？扇芟嗟奈g刻過程中，可將硼組分與周圍的與硼組分結(jié)合的二氧化硅組分一起蝕刻。但是，硼向溶液中 的高浸出(擴(kuò)散)速度的情況下，在無周圍的二氧化硅的情況下硼可浸出到蝕刻溶液中。即，只有硼組分從玻璃體中浸出。殘留的硅組分可形成NPL2中所述的凝膠狀二氧化硅。本發(fā)明的方面中，認(rèn)為通過使用溶液中含有一定量硼的含硼溶液(蝕刻溶液)來控制硼的浸出速度，由此促進(jìn)二氧化硅的浸出以抑制凝膠狀二氧化硅的形成。而且，本發(fā)明人已進(jìn)行了研究并且已發(fā)現(xiàn)，關(guān)于硼濃度，使玻璃體與蝕刻溶液接觸時(shí)的初期濃度非常重要。玻璃體的內(nèi)部與溶液之間的硼濃度的大的差異導(dǎo)致硼的高浸出速度。因此，通過降低此時(shí)的浸出速度，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的效果。根據(jù)本發(fā)明的方面的制備方法中，能夠使相分離的玻璃體與具有5-140ppm、優(yōu)選5-115ppm和更優(yōu)選15-115ppm的硼濃度的含硼溶液接觸。小于5ppm的硼濃度無法充分地提供添加硼的效果。超過HOppm的硼濃度具有導(dǎo)致硼組分的蝕刻抑制效果增加的傾向，因此無法促進(jìn)蝕刻。能夠使用的硼源的實(shí)例包括硼酸、硼酸酯、硼酸鹽和硼氫化物。作為本發(fā)明的方面中使用的玻璃體，能夠使用任何包括通過熱處理對(duì)含有硼的玻璃體進(jìn)行相分離而制備的相分離的玻璃的結(jié)構(gòu)體。在全部由相分離的玻璃組成的結(jié)構(gòu)體、部分由相分離的玻璃組成的結(jié)構(gòu)體和其他結(jié)構(gòu)體中能夠提供本發(fā)明的方面的效果。部分由相分離的玻璃組成的結(jié)構(gòu)體的情況下，通過使由相分離的玻璃組成的部分與含硼溶液接觸，能夠提供本發(fā)明的方面的效果。能夠使用采用任何現(xiàn)有方法制備的任何水溶液，只要該水溶液具有本發(fā)明的方面的范圍內(nèi)的硼濃度。特別地，考慮到容易控制硼濃度，通過將硼源溶解在水溶液中能夠制備含硼水溶液。根據(jù)本發(fā)明方面的含硼水溶液的非限制性實(shí)例包括堿性溶液和酸性溶液。含硼水溶液具有4.0-10.0并且最大5.0-7.0的pH。具有上述pH范圍的含硼溶液中，硼組分向溶液中的低的浸出速度有助于通過添加硼源來控制硼組分的浸出速度。因此，更容易提供本發(fā)明的方面的效果。由于酸性，小于4.0的pH導(dǎo)致硼組分的高浸出速度，因此推測(cè)通過添加硼酸導(dǎo)致難以控制硼組分的浸出速度。由于堿性，超過10.0的pH導(dǎo)致硼組分的高浸出速度，因此推測(cè)通過添加硼酸導(dǎo)致難以控制硼組分的浸出速度。典型地，用蝕刻溶液例如，酸溶液或堿溶液的蝕刻處理(蝕刻步驟I)后，能夠進(jìn)行水處理(蝕刻步驟2)。水處理抑制殘留組分粘附于多孔玻璃的骨架并且具有導(dǎo)致具有較高孔隙率的多孔玻璃的傾向。水處理步驟中的溫度可典型地設(shè)置在室溫到100°c的范圍內(nèi)。取決于目標(biāo)玻璃的組成、尺寸等，可適當(dāng)?shù)卮_定水處理步驟中的時(shí)間。該時(shí)間可典型地在1-50小時(shí)的范圍內(nèi)。蝕刻處理中使用的蝕刻溶液可含有硼。水處理中使用的水可含有硼。本發(fā)明的方面通過使相分離的玻璃體與蝕刻溶液接觸，然后與含硼溶液接觸，能夠提供更大的效果。具體地，可控制水處理步驟中使用的水中的硼濃度。其原因尚不清楚，但本發(fā)明人認(rèn)為在水處理步驟中，由于蝕刻步驟I的效果，使玻璃中的硼濃度減小某種程度，以致水溶液中硼的存在有助于控制浸出速度。具體地，水處理中使用的含硼水溶液優(yōu)選具有4.0-10.0和更優(yōu)選5.0-7.0的pH。水處理中使用的含硼水溶液優(yōu)選具有5_115ppm和更優(yōu)選15_115ppm的硼濃度。蝕刻步驟I 中使用的蝕刻溶液和蝕刻步驟2中使用的水均能夠含有硼。根據(jù)本發(fā)明的方面，可包括一個(gè)以上的蝕刻步驟，只要溶液中的硼濃度落在本發(fā)明方面的范圍內(nèi)，就能夠提供效果。根據(jù)本發(fā)明的方面的多孔玻璃優(yōu)選具有l(wèi)nm-900nm、更優(yōu)選2nm-500nm、進(jìn)一步優(yōu)選IOnm-1OOnm的平均孔徑而無限制。多孔玻璃優(yōu)選具有10%_90%并且特別優(yōu)選20%_80%的孔隙率。較小的平均孔徑具有使蝕刻困難的傾向。多孔玻璃的形狀的實(shí)例包括，但并不限于，管、板、膜和基材上的層結(jié)構(gòu)。取決于多孔玻璃的應(yīng)用，可適當(dāng)?shù)剡x擇這些形狀。根據(jù)本發(fā)明的方面的多孔玻璃具有能夠廣泛地控制的多孔結(jié)構(gòu)。因此，多孔玻璃有希望用作光學(xué)部件，例如用于攝像系統(tǒng)、觀察系統(tǒng)、投影系統(tǒng)和掃描光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)透鏡和用于顯示裝置的偏光器。實(shí)施例盡管以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。[測(cè)定硼濃度的方法]如下測(cè)定溶液中的硼。用超純水將目標(biāo)溶液稀釋100倍。用電感耦合等離子體(ICP)分光計(jì)(商品名:CIR0S CCD,由 SPECTRO Analytical Instruments 制造)將稀釋的樣品噴入電感耦合等離子體中，并且測(cè)定在249.773nm (硼)的發(fā)射強(qiáng)度。將結(jié)果與具有已知濃度的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射強(qiáng)度的比較確定溶液中的硼濃度(ppm)。[測(cè)定pH的方法]如下測(cè)定溶液的pH。在50-mL玻璃容器中，裝入50-mL溶液。在24°C和蝕刻過程中的溫度下用PH計(jì)(型號(hào):D-51，由HORIBA，Ltd.制造)測(cè)定該溶液的pH。在測(cè)定酸水溶液的情況下，一些情況下PH低于0.0 (在測(cè)定范圍外)。這種情況下，為了方便將pH設(shè)定為0.0。[玻璃體的制備例]將石英粉末、氧化硼、碳酸鈉和氧化鋁的混合粉末裝入鉬坩堝以具有64重量％的SiO2,27重量％的B203、6重量％的Na2O和3重量％的Al2O3的進(jìn)料組成。將該混合的粉末在1500°C下熔融24小時(shí)。將得到的玻璃的溫度降低到1300°C后，將熔融的玻璃倒入石墨模具中。將該玻璃在空氣中放冷約20分鐘，然后在設(shè)定在500°C的退火爐中保持5小時(shí)。最后，將該玻璃冷卻24小時(shí)的時(shí)段。將得到的硼硅酸鹽玻璃塊切割為尺寸均為30mm*30mm*l.1mm的板材。將各個(gè)板材的兩個(gè)表面進(jìn)行鏡面拋光。使板材在空氣中放置2周并且在560°C的馬弗爐中通過熱處理對(duì)其進(jìn)行相分離25小時(shí)的時(shí)段。將相分離的玻璃板切割為尺寸均為Imm的片材。將各個(gè)片材的兩個(gè)表面拋光以提供玻璃體A。[溶液1-1的制備例]制備硝酸的水溶液以具有1.0mol/L (1.0N)的濃度并且定義為溶液1_1。該溶液在24°C具有0.0的pH和在80°C具有0.0的pH。該溶液具有Oppm的硼濃度。[溶液1-2的制備例]將0.0lOg的硼酸添加到50g的硝酸的1.0mol/L (1.0N)水溶液中形成溶液1_2。該溶液在24°C具有0.0的pH和在80°C具有0.0的pH。該溶液具有35ppm的硼濃度。[溶液1-3的制備例]將0.030g的硼酸添加到50g的硝酸的1.0mol/L (1.0N)水溶液中形成溶液1_3。該溶液在24°C具有0.0的pH 和在80°C具有0.0的pH。該溶液具有107ppm的硼濃度。[溶液1-4的制備例]將0.005g的硼酸添加到50g的硝酸的1.0mol/L (1.0N)水溶液中形成溶液1_4。該溶液在24°C具有0.0的pH和在80°C具有0.0的pH。該溶液具有14ppm的硼濃度。[溶液1-5的制備例]將0.035g的硼酸添加到50g的硝酸的1.0mol/L (1.0N)水溶液中形成溶液1_5。該溶液在24°C具有0.0的pH和在80°C具有0.0的pH。該溶液具有131ppm的硼濃度。[溶液1-6的制備例]將0.050g的硼酸添加到50g的硝酸的1.0mol/L (1.0N)水溶液中形成溶液1_6。該溶液在24°C具有0.0的pH和在80°C具有0.0的pH。該溶液具有179ppm的硼濃度。[溶液2-1的制備例]將去離子水定義為溶液2-1。該溶液在24°C具有6.7的pH和在80°C具有6.5的pH。該溶液具有Oppm的硼濃度。[溶液2-2的制備例]將0.0lOg的硼酸添加到50g的去離子水中形成溶液2-2。該溶液在24°C具有6.6的pH和在80°C具有6.2的pH。該溶液具有28ppm的硼濃度。[溶液2-3的制備例]將0.030g的硼酸添加到50g的去離子水中形成溶液2-3。該溶液在24°C具有6.1的pH和在80°C具有6.0的pH。該溶液具有102ppm的硼濃度。[溶液2-4的制備例]
將0.005g的硼酸添加到50g的去離子水中形成溶液2-4。該溶液在24°C具有6.7的pH和在80°C具有6.5的pH。該溶液具有Ilppm的硼濃度。[溶液2-5的制備例]將0.035g的硼酸添加到50g的去離子水中形成溶液2_5。該溶液在24°C具有6.1的pH和在80°C具有5.9的pH。該溶液具有128ppm的硼濃度。[溶液2-6的制備例]將0.040g的硼酸添加到50g的去離子水中形成溶液2-6。該溶液在24°C具有6.1的pH和在80°C具有5.7的pH。該溶液具有143ppm的硼濃度。[實(shí)施例1]將玻璃體A浸入50g加熱到80°C的溶液1-1中并且使其在80°C下靜置24小時(shí)(蝕刻步驟I)。隨后，將玻璃體A浸入50g加熱到80°C的溶液2-2中并且使其在80°C下靜置24小時(shí)(蝕刻步驟2)。將該玻璃體從溶液中取出并且在室溫下干燥12小時(shí)以提供玻璃體I。對(duì)玻璃體I中的蝕刻程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。[蝕刻程度的測(cè)定]用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察玻璃體I的斷裂面以評(píng)價(jià)從表面的蝕刻程度。作為SEM，使用了場(chǎng)致發(fā)射掃描電子顯微鏡(商品名:S_4800，由Hitachi High-TechnologiesCorporation制造)。在5.0kV的加速電壓和150，000的放大倍率下進(jìn)行觀察。圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1中制備的玻璃體I (多孔玻璃)的橫截面的電子顯微照片。橫截面方向的玻璃體A的蝕刻的結(jié)果證實(shí)玻璃體A包括均具有約30nm的尺寸的二氧化硅骨架和骨架之間 相互連接的孔隙，相互連接的孔隙均具有約30nm的尺寸。通過觀察蝕刻的玻璃體I的斷裂面能夠進(jìn)行玻璃的蝕刻程度的評(píng)價(jià)。具體地，從玻璃的表面向玻璃的內(nèi)部逐漸地進(jìn)行觀察。將從表面延伸到包括位于骨架之間并且具有約5nm以上的尺寸的相互連接的孔隙的部分的區(qū)域定義為蝕刻區(qū)域。等級(jí)A:蝕刻區(qū)域從表面延伸到50微米以上的深度。等級(jí)B:蝕刻區(qū)域從表面延伸到41微米-49微米的深度。等級(jí)C:蝕刻區(qū)域從表面延伸到31微米-40微米的深度。等級(jí)D:蝕刻區(qū)域從表面延伸到30微米以下的深度。即使玻璃體I為具有均有例如30nm的尺寸的納米尺寸的孔隙的多孔玻璃時(shí)，也將玻璃體I從表面蝕刻到70微米的深度。表I示出實(shí)施例1的結(jié)果。[實(shí)施例2_8]如實(shí)施例1中那樣制備玻璃體2-8，不同之處在于代替蝕刻步驟I中的溶液1-1而使用了表I中所述的溶液并且代替蝕刻步驟2中的溶液2-2而使用了表I中所述的溶液。如實(shí)施例1中那樣對(duì)得到的玻璃體進(jìn)行了評(píng)價(jià)。表I示出結(jié)果。將玻璃體2從表面蝕刻到52微米的深度。實(shí)施例2-8中的每個(gè)樣品顯示令人滿意的蝕刻程度。[比較例1-3]如實(shí)施例1中那樣制備玻璃體9-11，不同之處在于代替蝕刻步驟I中的溶液1-1而使用了表I中所述的溶液并且代替蝕刻步驟2中的溶液2-2而使用了表I中所述的溶液。對(duì)得到的玻璃體進(jìn)行了評(píng)價(jià)。表I示出結(jié)果。
將比較例1-3中的每個(gè)樣品從表面蝕刻到30微米以下的深度并且與實(shí)施例中的 樣品相比，顯示出不足的蝕刻程度。
權(quán)利要求
1.多孔玻璃的制備方法，包括以下步驟: 制備含有硼的玻璃體； 對(duì)該玻璃體進(jìn)行熱處理以相分離；和 使該相分離的玻璃體與具有5-140ppm的硼濃度的含硼溶液接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多孔玻璃的制備方法，其中該含硼溶液具有4.0-10.0的pH。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的多孔玻璃的制備方法，其中該含硼溶液具有5.0-7.0的pH。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)的多孔玻璃的制備方法，還包括如下步驟: 在使該相分離的玻璃體與該含硼溶液接觸的步驟之前使該相分離的玻璃體與蝕刻溶液接觸。
5.多孔玻璃的制備方法，包括如下步驟: 制備含有硼的相分離的玻璃體；和 使該相分離的玻璃體與具有5-140ppm的硼濃度的含硼溶液接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的多孔玻璃的制備方法，其中該制備含有硼的相分離的玻璃體的步驟包括制備含有硼的玻璃體的子步驟和加熱該玻璃體以相分離的子步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供即使在玻璃中的較深部分也具有納米尺寸的孔隙并且具有高孔隙率的多孔玻璃的制備方法。多孔玻璃的制備方法包括制備含有硼的玻璃體的步驟，對(duì)該玻璃體進(jìn)行熱處理以相分離的步驟，和使該相分離的玻璃體與具有5-140ppm的硼濃度的含硼溶液接觸的步驟。
文檔編號(hào)C03C3/091GK103118999SQ201180046200
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者杉山享, 張祖依, 小谷佳范, 高島健二 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社