本发明涉及一种具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃及其制备方法，该微晶玻璃适合用作高频移动通信设备的显示触摸屏。
背景技术：
1、随着我国信息通信技术的飞速发展，移动通信技术的更加普及，特别是5g无线通信系统在移动技术不断发展、完善的形势下，呈现出茁壮发展的态势。同时，5g技术的到来对手机玻璃屏幕的性能提出了新的要求，5g技术最显著的特点是数据传输速度的加快，相较4g可以获得快百倍的速度，同时通讯频段高频化，这就要求手机玻璃屏幕具有低损耗，以降低对信号的衰减。目前市面上的手机屏幕玻璃大多采用美国康宁公司生产的大猩猩玻璃面板，第五代大猩猩玻璃面板具有很好的抗摔性能、透光性，但其介电损耗较高(～0.01)，偏高的损耗将会对5g信号的传输造成较大的衰减。因此，目前迫切需要发展一种低损耗的手机屏幕玻璃以满足5g通讯甚至更高通讯速率手机的发展需求。
2、目前，有研究人员针对高透光率及低损耗的玻璃进行了研究，其中中国专利cn111646693a展示了一种低介电常数和损耗的锂铝硅酸盐玻璃、制备方法及应用。玻璃的主要成分为sio2、al2o3和li2o，其组分加入了b2o3、na2o、k2o、beo、mgo、zro2、seo2。制得玻璃具有较低的介电常数和介电损耗，且可以提高玻璃的弹性模量和硬度等机械性能，具有较强的防刮伤性能和耐冲击性，且具有超白透亮的效果。该专利通过传统的玻璃制备工艺得到高透光率及低损耗样品，但熔融温度在较高的1565～1630℃，使玻璃的生产成本大大提高。
3、微晶玻璃是通过熔融-快冷-可控结晶工艺制备的一类包含玻璃相和陶瓷相的复合材料。微晶玻璃通过析晶过程将碱金属等半径较小的离子束缚在晶格内部，不能自由移动，因此损耗较小，同时，碱金属等半径较小离子的引入降低了熔融温度，降低了生产制备成本。陶瓷相的析出使得微晶玻璃具有良好的力学性能。除了良好的力学性能和低介电损耗，由于析出晶粒尺寸细小，使得部分体系微晶玻璃具有较好的透光率，该类材料在光学领域得到广泛的应用，成为5g手机屏幕的可行性材料之一。
技术实现思路
1、基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃。
2、本发明的另一目的在于提供一种所述具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃的制备方法。
3、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
4、本发明提供一种具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃，按质量百分比计，玻璃组成为：54％≤sio2≤62％，16％≤al2o3≤24％，3％≤li2o≤7％，2％≤zro2≤3％，1.2％≤tio2≤1.6％，0.5≤sb2o3≤2％，0.5≤zno≤2％，1％≤na2o≤4％，1％≤cao≤4％，1％≤mgo≤5％，1％≤k2o≤4％，0.5％≤mgf2≤1.5％。
5、在所述锂铝硅系微晶玻璃中，tio2与zro2之间的含量比为0.4≤tio2/zro2≤0.8，优选为0.5≤tio2/zro2≤0.7。
6、使用在移动通信设备显示触摸屏上的微晶玻璃，需要较高的透光率，这就要求微晶玻璃中晶粒尺寸较小，晶相与玻璃相的折射率接近。本发明通过对li2o、al2o3、sio2成分的设计及结晶工艺的调整，使微晶玻璃中析出晶粒尺寸较小的β-石英固溶体，保证微晶玻璃有较高的透光率。因此li2o、al2o3、sio2成分的区间设置为54％≤sio2≤62％，16％≤al2o3≤24％，3％≤li2o≤7％。
7、形核剂在β-石英固溶体形成过程中及介电损耗的控制方面起到了重要作用，一定比例的tio2和zro2复合形核剂可以有效抑制晶粒尺寸较大的β-锂辉石固溶体形成，防止微晶玻璃透光率性能恶化，同时使玻璃基体中游离的小半径离子进入晶相中，防止大量的小半径离子在玻璃网络体中自由迁移引起介电损耗增大。因此，两种形核剂的成分区间设置为2％≤zro2≤3％，1.2％≤tio2≤1.6％。
8、另外，由tio2和zro2组成的复合形核剂中二者之间的配比对透光率和介电损耗的控制也有显著的影响，tio2/zro2比例偏高可能会造成形核效率下降，引起介电损耗升高。tio2/zro2比例较低可能会促进β-石英固溶体相转化为β-锂辉石固溶体，引起透光率下降，同时溶质难度增大。在本发明的锂铝硅系微晶玻璃中，tio2与zro2之间的含量比为0.4≤tio2/zro2≤0.8，优选为0.5≤tio2/zro2≤0.7。
9、体系中少量的sb2o3起澄清剂的作用，mgf2起有助熔、形核和提高机械性能的作用，可降低熔制温度，但会促进玻璃直接由非晶态向β-锂辉石固溶体转变，含量超过一定比例时，会导致其失透。因此，sb2o3和mgf2的成分区间设置为0.5≤sb2o3≤2％，0.5％≤mgf2≤1.5％。
10、na2o在很大程度上降低玻璃的熔化温度，降低玻璃液的粘度，有助于玻璃的熔制成型，但na2o含量的增加，会降低玻璃的机械强度、化学稳定性和热稳定性，增加体系介电损耗。同时用少量的k2o代替na2o，具有“双碱效应”，能够提高玻璃的化学稳定性，降低体系的介电损耗。因此，na2o和k2o的成分区间设置为1％≤na2o≤4％，1％≤k2o≤4％。
11、少量cao、mgo和zno的加入可以降低熔体高温粘度，同时有助于减低体系的介电损耗。因此，cao、mgo和zno的成分区间设置为1％≤cao≤4％、1％≤mgo≤5％、0.5≤zno≤2％。
12、本发明还提供一种所述锂铝硅系微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
13、(1)按照所设计的玻璃组成准确称量各种原料，将原料充分混合均匀后放入铂金坩埚中在1520℃熔制3h，浇注成块后在550℃退火处理30min，然后随炉冷却至室温；
14、(2)将步骤(1)所得玻璃在580～610℃进行核化处理，核化时间为4h，然后在670～700℃进行晶化处理，晶化时间为1h；结晶处理后的样品随炉冷却至室温。
15、通过以上的结晶工艺对玻璃基体处理后，获得的微晶玻璃的主晶相为β-石英固溶体，室温下，在1mhz频率的介电常数为7～8，介电损耗为0.0038～0.0050，可见光范围内透光率≥85％，抗弯强度120mpa～150mpa。
16、本发明的有益效果是：
17、本发明提出一种具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃，通过对基础玻璃体系添加澄清剂和形核剂等成分，并对玻璃基体进行结晶处理，获得了主晶相为β-石英固溶体的高透光率低介电损耗锂铝硅系微晶玻璃，室温下，微晶玻璃在1mhz频率的介电常数为7～8，介电损耗为0.0038～0.0050，可见光范围内透光率≥85％，抗弯强度120mpa～150mpa。本发明的具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃在高频移动通信设备的显示触摸屏领域有广阔的应用前景。
1.一种具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃，按质量百分比计，玻璃组成为：54％≤sio2≤62％，16％≤al2o3≤24％，3％≤li2o≤7％，2％≤zro2≤3％，1.2％≤tio2≤1.6％，0.5≤sb2o3≤2％，0.5≤zno≤2％，1％≤na2o≤4％，1％≤cao≤4％，1％≤mgo≤5％，1％≤k2o≤4％，0.5％≤mgf2≤1.5％。
2.根据权利要求1所述的具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃，其特征在于，tio2与zro2之间的含量比为0.4≤tio2/zro2≤0.8。
3.根据权利要求2所述的具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃，其特征在于，tio2与zro2之间的含量比为0.5≤tio2/zro2≤0.7。
4.一种权利要求1～3中任一项所述锂铝硅系微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的具有高透光率低介电损耗的锂铝硅系微晶玻璃的制备方法，其特征在于，微晶玻璃的主晶相为β-石英固溶体，室温下，在1mhz频率的介电常数为7～8，介电损耗为0.0038～0.0050，可见光范围内透光率≥85％，抗弯强度120mpa～150mpa。