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Alkali and alkaline earth zinc and lead borate glasses: Structure and properties

  • Low melting Li2O-PbO-B2O3, Me2O-ZnO-B2O3, Me = Li, Na, K, Rb and CaO-ZnO-B2O3 glasses were studied with Raman and infrared spectroscopies to advance the structural understanding of zinc borate glasses as potential candidates for substitution of lead containing glasses. Although the effect of type of alkali ions on the number (N4) of fourfold coordinated boron (B4) in the glasses is small, the alkali ions direct the type of borate groups, i.e., pentaborate in lithium, sodium, and calcium zinc borate glasses, as well as diborate in potassium and rubidium containing ones. Both groups were simultaneously found in Li2O-PbO-B2O3. Alkali ions are mainly responsible for the formation of B4-units and metaborate. Zinc ions favorably compensate non-bridging oxygen and partially form ZnO4. With decreasing N4 and field strength of the alkali ions the atomic packing density, glass transition temper ature and Young’s Modulus also decrease. The coefficient of thermal expansion increases withLow melting Li2O-PbO-B2O3, Me2O-ZnO-B2O3, Me = Li, Na, K, Rb and CaO-ZnO-B2O3 glasses were studied with Raman and infrared spectroscopies to advance the structural understanding of zinc borate glasses as potential candidates for substitution of lead containing glasses. Although the effect of type of alkali ions on the number (N4) of fourfold coordinated boron (B4) in the glasses is small, the alkali ions direct the type of borate groups, i.e., pentaborate in lithium, sodium, and calcium zinc borate glasses, as well as diborate in potassium and rubidium containing ones. Both groups were simultaneously found in Li2O-PbO-B2O3. Alkali ions are mainly responsible for the formation of B4-units and metaborate. Zinc ions favorably compensate non-bridging oxygen and partially form ZnO4. With decreasing N4 and field strength of the alkali ions the atomic packing density, glass transition temper ature and Young’s Modulus also decrease. The coefficient of thermal expansion increases with decreasing N4.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Lina HeuserORCiD, Marianne NofzORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Journal of Non-Crystalline Solids: X
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.6 Glas
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier
Verlagsort:Amsterdam
Jahrgang/Band:15
Aufsatznummer:100109
Erste Seite:1
Letzte Seite:12
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Alkali zinc borate glasses
IR spectroscopy; Lead borate glasses; Physical properties; Raman spectroscopy; Young’s Modulus
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
DOI:10.1016/j.nocx.2022.100109
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-556109
ISSN:2590-1591
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:06.09.2022
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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