硫系玻璃
——助力防疫，見所未見

紅外熱成像技術(shù)集光、機(jī)、電等尖端技術(shù)于一體，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換、電信號(hào)處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像，可廣泛應(yīng)用于夜用槍瞄、紅外制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域和車載夜視、安全防護(hù)等民用領(lǐng)域以及星際生命探測(cè)等其他領(lǐng)域。2019年以來(lái)，新冠肺炎疫情在全世界蔓延，雖然我國(guó)疫情總體得到有效控制，但零星散發(fā)病例和局部暴發(fā)疫情的風(fēng)險(xiǎn)始終存在，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)疫情防控仍是重要工作?；诩t外熱成像技術(shù)原理打造的紅外測(cè)溫設(shè)備可在人群密集區(qū)域?qū)^(guò)檢人員進(jìn)行多點(diǎn)體溫探測(cè)，快速篩查出體溫異常人員，防止交叉感染，為保護(hù)人民健康“值班站崗”。

硫系玻璃是以硫族元素為主要成分，引入Ge、As、Sb、Ga等元素中的一種或幾種形成的一種非氧化物玻璃材料，可作為紅外熱成像系統(tǒng)的核心透鏡材料，是紅外測(cè)溫設(shè)備的“火眼金睛”。硫系玻璃的消色差、消熱差等光學(xué)特性優(yōu)異，具體表現(xiàn)為：(1)透明區(qū)域覆蓋1.064 μm激光，1～3 μm、3～5 μm和8～12 μm三個(gè)紅外大氣窗口；(2)折射率溫度系數(shù)較低，色散較??；(3)光學(xué)均勻性較高，便于實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的熱失焦調(diào)整和色差校正，即利用硫系玻璃制備透鏡的紅外測(cè)溫系統(tǒng)在低溫、高溫環(huán)境的成像質(zhì)量與常溫的成像質(zhì)量差距不大，成像性能穩(wěn)定。

作為一種性能優(yōu)異的紅外材料，硫系玻璃以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，吸引著國(guó)內(nèi)外材料專家、學(xué)者和相關(guān)從業(yè)人員的廣泛關(guān)注。但是由于其合成工藝的特殊性，需求牽引不足以及技術(shù)成熟度不夠，國(guó)內(nèi)相關(guān)研發(fā)進(jìn)展緩慢。歷經(jīng)八年，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院有限公司(下文簡(jiǎn)稱中國(guó)建材總院)特種玻璃團(tuán)隊(duì)在硫系玻璃原料的提純技術(shù)、熔制技術(shù)、成型技術(shù)以及表面鍍膜技術(shù)等方面進(jìn)行持續(xù)深耕，取得了一系列顯著的成績(jī)。通過(guò)反應(yīng)器脫羥、原料提純、除雜劑引入等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了硫系玻璃原料的高質(zhì)量純化，顯著降低了環(huán)境雜質(zhì)和水分對(duì)紅外透過(guò)性能的影響，提高了硫系玻璃整體紅外透過(guò)率；自主研發(fā)的高精度、復(fù)雜面型硫系玻璃光學(xué)元件的成型技術(shù)，極大地推動(dòng)了紅外成像光學(xué)系統(tǒng)向低成本、小尺寸和輕質(zhì)化方向的發(fā)展；先后攻克的表面沉積紅外增透膜和防護(hù)膜工藝，使硫系玻璃在長(zhǎng)波紅外波段的平均透過(guò)率超過(guò)97%，膜層性能穩(wěn)定可靠，滿足GJB 2485—1995《光學(xué)膜層通用規(guī)范》要求。

十年磨一劍，中國(guó)建材總院硫系玻璃應(yīng)用產(chǎn)品走出一條“光學(xué)設(shè)計(jì)—玻璃制備—精密成型—表面鍍膜—鏡頭裝調(diào)”全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展道路。相關(guān)研發(fā)技術(shù)獲授權(quán)發(fā)明專利14項(xiàng)，并先后獲得中國(guó)建材集團(tuán)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。硫系玻璃的研制成功不僅打破了某些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)技術(shù)產(chǎn)品的壟斷，還滿足了國(guó)防建設(shè)和民用領(lǐng)域成像探測(cè)技術(shù)的急需，有助于我國(guó)綜合國(guó)力的提升。

圖1 硫系玻璃產(chǎn)品及應(yīng)用圖